CN111344714B - 适合集成到电子设备中的双面传感器模块 - Google Patents

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Abstract

一种传感器组件，其包括具有导电迹线的柔性衬底，该导电迹线形成在衬底的相对侧上且彼此横向定向。衬底包覆在核心周围，使得在衬底的第一部分的相对侧上形成的导电迹线在核心的一个表面上形成第一传感器表面，并且在衬底的第二部分的相对侧上形成的导电迹线在核心的相对表面上形成第二传感器表面。核心可以包括封装物，将该封装物包覆成型到衬底的第一部分的表面上的导电迹线上，并且衬底的第二部分叠置在封装物上。传感器组件可以包括设置在柔性衬底上的集成电路，其中一个或更多个导电迹线电连接到每个集成电路。

Description

适合集成到电子设备中的双面传感器模块
本公开的领域
本公开涉及结构坚固的指纹传感器模块，其用于集成到诸如智能卡、智能手机、计算机(例如，笔记本电脑、桌面计算机或平板计算机)、“物联网”(IOT)电子设备、汽车应用、锁具、消费品以及工业设备的电子设备中。
背景
指纹传感器设立于各种设备(例如PC、平板计算机、智能手机和智能卡)中，以提供其安全性和易用性。指纹传感器的广泛使用也会提供安全问题，例如指纹传感器已被潜在指纹(latent fingerprint)产生的伪造指纹所欺骗。现有技术的指纹传感器通常试图以增加指纹的错误拒绝以及减少易用性为代价，利用额外的安全措施(例如活体指纹检测)来缓解该问题。
因此，在工业上有被特别设计以提升防欺骗保护且无需降低指纹传感器的易用性的改良指纹传感器的需求。
美国专利第8,421,890号案“Electronic image using an impedance sensorgrid array and method of making”描述了利用交叉的发送(Tx)线和接收(Rx)线实现的指纹触控传感器的原理，其公开内容通过引用结合于此。
美国专利申请公开第2016-0379035号案“Double-sided fingerprint sensor”描述了双面指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。
美国专利申请公开第2017-0147852号案“Electronic sensor supported onrigid substrate”描述了包覆在刚性衬底周围的柔性指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。
美国专利申请公开第2018-0213646号案“Configurable,encapsulated sensormodule and method for making same”描述了封装的包覆式指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。
美国专利第9,396,379号案“Surface sensor”描述了将指纹传感器结合到智能卡的腔室中，其公开内容通过引用结合于此。
国际专利公开第WO/2003/049012号案“Packaging solution,particularly forfingerprint sensor”描述了适用于智能卡的柔性指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。
概述
以下呈现简化的概述以便提供对本文所描述的一些方面的基本理解。该概述不是所要求保护的主题的广泛综述。它既不意欲标识所要求保护的主题的关键或决定性的元素，也不描绘其范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
在一实施例中，描述了一种双面柔性衬底的设计，以产生由单个ASIC驱动的双面指纹传感器。
在另一实施例中，一种包覆技术用于产生双面指纹传感器。在该实施例中，双面柔性衬底包覆在核心(core)周围。
在另一实施例中，使用两个PCB产生双面指纹传感器。在另一实施例中，使用多层PCB产生双面指纹传感器。
在另一实施例中，描述了一种封装双面指纹传感器以产生双面传感器模块的方法。
在另一实施例中，描述了一种特别适合结合到智能卡中的双面传感器模块。双面传感器模块被设计成制造成本低，并且足够坚固，可以通过智能卡的ISO压力测试。可以通过现有的制造方法将双面模块装配到智能卡中。
在另一实施例中，描述了一种将双面传感器模块插入并牢固地固定到智能卡中的方法。
在一些实施例中，双面传感器模块可以包括两个封装的单个传感器模块。每个封装的单个传感器模块(例如，组件)可以包括控制电路(例如，诸如专用集成电路(“ASIC”)的集成电路)。在一些实施例中，两个封装的单个传感器模块可以在彼此顶部上堆叠，其中两个封装的单个传感器模块中的一个封装的单个传感器相对于另一个封装的单个传感器在相同的平面中旋转，以便于产生双面传感器模块。在一优选实施例中，第二传感器相对于第一传感器旋转180度，不过任何旋转度数都是可能的。在一些实施例中，双面指纹传感器模块可以结合到PCB框架中，以将两个封装的单个传感器模块中的每一个互连到控制处理器。根据一些实施例，PCB框架可以提供与主机设备的互连。
在一些实施例中，双面传感器模块可以包括单片双面柔性衬底。单片双面柔性衬底可以包括两个感测区域，每个感测区域连接到单独的ASIC。在一些实施例中，双面柔性衬底可以包覆在核心周围，以产生双面传感器模块。在一些实施例中，可以封装每个感测区域和相应的ASIC，以在单个衬底上产生两个单个传感器模块。在这样的实施例中，双面柔性衬底可以包括在衬底的顶表面上的两个单个传感器模块。可以折叠双面柔性衬底，以堆叠两个单个传感器模块，并产生双面传感器模块。在一些实施例中，双面传感器模块可以结合到包括控制处理器(例如，微控制器单元)的PCB框架中。
在一些实施例中，双面指纹传感器模块可以包括一个单面指纹传感器。
本公开的主题的其它特征和特性以及结构的相关元件的操作方法和功能以及零件的组合与制造的经济性，在参考附图考虑以下描述和所附权利要求时将变得更明显，以上全部内容形成本说明书的一部分，其中相同参考数字表示在各个图中的对应部分。
附图简述
并入本文并形成说明书的一部分的附图示出了本公开主题的各种实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。
图1A-图1B图示了双面指纹传感器的实施例。
图2A-图2C示出了用于形成双面指纹传感器的双面柔性衬底的俯视平面图。
图3图示了包覆在长方体形状的核心周围以形成双面指纹传感器的双面柔性衬底。
图4A-图4C示出了双面指纹传感器的实施例的横截面视图。
图5A-图5H图示了包括不同核心形状的双面指纹传感器的实施例。
图6A-图6D图示了将柔性衬底牢固地包覆在封装核心周围的方法。
图7A-图7H(2)图示了将柔性衬底牢固地包覆在封装核心周围的替代方法。
图8A-图8B示出了包括分裂核心(split core)的双面指纹传感器的横截面视图。
图9A-图9C示出了包括两个或更多个单独的PCB板的双面指纹传感器的横截面视图。
图10A-图10C示出了双面传感器模块的横截面视图。
图11示出了插入到智能卡中的双面传感器模块的横截面视图。
图12A示出了插入到智能卡中并用加强框架牢固地固定的双面传感器模块的横截面视图。
图12B示出了插入到智能卡中并用加强框架牢固地固定的双面传感器模块的俯视图和仰视图。
图13A-图13B示出了加强框架、双面传感器模块和智能卡的分解视图。
图14A-图14C图示了集成在双面柔性衬底中的互连部件的示例性实施例。
图15A-图15D图示了为双面传感器模块提供与主机设备的互连的替代实施例。
图16-图18B图示了插入到PCB框架中的双面包覆式柔性传感器。
图19A-图19B图示了封装的双面传感器模块。
图20图示了安装到主机设备中的双面传感器模块。
图21图示了安装到设备中的双面传感器模块的实施例，其中，该双面传感器模块包括用于双面传感器的两个PCB。
图22A-图22C图示了双面传感器模块的实施例的透视图、俯视平面图和横截面视图。
图23A-图23B示出了使用传统方法制造的智能卡，其中铣削(mill)穿过智能卡的腔室容纳双面传感器模块。
图24A-图24F图示了将双面传感器模块插入到智能卡中的方法。
图25是示出单面指纹传感器组件的透视图。
图26是示出用于从两个单面指纹组件产生双面传感器模块的第一步骤(中间组件)的透视图。
图27A-图27B是示出用于产生双面传感器模块的第二步骤的分解透视图。
图28是体现本公开的各方面的双面指纹传感器的透视图。
图29是被配置成容纳并结合双面指纹传感器的印刷电路板“PCB”框架的透视图。
图30A是根据本公开的各方面，包括结合到PCB框架中的双面传感器的双面传感器模块的顶部透视图。
图30B是双面传感器模块的底部透视图。
图31是双面传感器模块的顶部透视图，其中柔性互连电缆连接到PCB框架。
图32是具有两个空间上不同的感测区域以及与每个感测区域相关联的ASIC的可折叠衬底的平面图，其中刚性核心定位在感测区域中的一个上。
图33是折叠在刚性核心上的可折叠衬底的透视图。
图34是具有两个空间上不同的感测区域以及与每个感测区域相关联的ASIC的替代可折叠衬底的平面图，其中将包覆成型件(overmold)封装在每个感测区域和相关联的ASIC上。
图35A-图35B示出了包括附接到PCB的双面指纹传感器的替代双面传感器模块的横截面侧视图。
图36示出了体现本公开的各方面的替代双面传感器模块的横截面侧视图。
图37示出了体现本公开的各方面的替代双面传感器模块的横截面侧视图。
图38A-图38B示出了用于产生体现本公开的各方面的双面传感器模块的替代折叠布置。
图39示出了体现本公开的各方面的替代双面传感器模块的横截面侧视图。
详细描述
虽然本公开的主题的各方面以各种形式被体现，但下面的描述和附图仅仅旨在揭露主题的具体实施例的一些形式。因此，本公开的主题不旨在受限于像这样描述并示出的形式或实施例。
除非另外定义，否则本领域的所有术语、本文使用的符号和其他技术术语或专门名词具有与本公开所属的领域中的普通技术人员通常理解相同的含义。本文提及的所有专利、申请、公开的申请和其他公开通过引用以其整体结合于此。如果在本节内容中阐述的定义与通过引用结合于此的专利、申请、公开的申请和其他公开中阐述的定义相反或不一致，则在本节内容中阐述的定义取代通过引用结合于此的定义。
除非另有指示或上下文另有建议，否则如在本文使用的“一个(a)”或“一个(an)”意指“至少一个”或“一个或更多个”。
本说明书可以使用相对空间和/或方位术语，以描述部件、装置、位置、特征、或其一部分的位置和/或方位。除非特别陈述、或说明书的上下文另有表示，否则使用以下术语：包括但不限于顶部(top)、底部(bottom)、上方(above)、下方(below)、在…下面(under)、在…的顶部上(on top of)、上(upper)、下(lower)、左、右、前、后、紧邻(next to)、相邻(adjacent)、之间(between)、水平、垂直、对角、纵向、横向、径向、轴向等，以便于在图中提及这种部件、装置、位置、特征、或其一部分，而并不旨在是限制性的。
此外，除非另外陈述，否则在本说明书中所提及的任何特定尺寸仅是实现本公开的各方面的设备的代表示例性实施例而并不旨在是限制性的。
如本文所使用的术语“相邻”是指靠近或邻接。相邻的对象可以彼此间隔开，或者可以彼此实际或直接接触。在某些情况下，相邻的对象可以耦合到彼此或者可以彼此一体地形成。
如本文所使用的术语“基本上(substantially)”和“基本上的(substantial)”是指相当大程度或范围。当结合例如事件、情况、特性或性质使用时，术语可以指其中该事件、情况、特性或性质恰好发生的实例以及其中该事件、情况、特性或性质非常接近地发生的实例，例如考虑本文所述的实施例的代表性容限程度(tolerance levels)或变化性。
如本文所使用的术语“可选的(optional)”和“可选地(optionally)”意指随后描述的部件、结构、元件、事件、情况、特性、性质等可能发生或可能不发生或者可能被包括或可能不被包括，并且该描述包括其中部件、结构、元件、事件、情况、特性、性质等被包括或发生的实例以及不被包括或不发生的实例。
在本公开的上下文中，“指纹”包括手指(包含拇指)尖上独特的脊线图案。因此，本文使用的术语“指纹”还包括拇指的指纹。
指纹传感器设立于各种设备(例如PC、平板计算机、智能手机和智能卡)中，以提供其安全性和易用性。指纹传感器的广泛使用也会提供安全问题，例如指纹传感器已被潜在指纹产生的伪造指纹所欺骗。常规的指纹传感器通常试图以增加指纹的错误拒绝以及减少易用性的为代价，利用额外的安全措施(例如活体指纹检测)来缓解该问题。因此，在工业上有被特别设计以提升防欺骗保护且无需降低指纹传感器的易用性的改良指纹传感器的需求。可以同时捕获使用拇指结合食指进行捏合(pinch)动作的两个指纹的指纹传感器将更难以欺骗。
提供能够同时检测两个指纹的指纹传感器的一种可能方法是使用两个指纹传感器。然而，使用两个指纹传感器导致制造成本变成两倍、厚度加倍并且操作指纹传感器所需的功率加倍。此外，涉及将两个指纹传感器安装在主机设备上、将两个传感器连接到主机设备以及对控制两个单独的指纹传感器的处理器的各种动作进行协调的复杂情况对现有的制造方法和装备产生实际问题。
提供能够同时检测两个指纹的指纹传感器的另一种可能方法是产生具有两个感测区域的单个传感器。美国专利申请公开第2016-0379035号案“Double-sidedfingerprint sensor”描述了具有作为嵌入式晶片(die)封装的两个感测区域的指纹传感器，其公开内容通过引用结合于此。由于驱动线(drive line)与拾取线(pickup line)的间距需要非常小，因此这种封装的制造成本会很高。
因此，需要替代的制造与封装方法来实现使用柔性衬底的双面指纹传感器，用现有的制造方法与装备进行制造是切实可行的。如将进一步详细描述的，双面指纹传感器能够提供不限于平行配置的两个感测区域。
这种双面指纹传感器特别适用于智能卡应用，以提高安全级别并防止欺骗。
如安全技术联盟(正式称为智能卡联盟)所定义的智能卡是其中嵌入了集成电路或芯片的设备。智能卡技术符合包括ISO/IEC 7816和ISO/IEC14443的国际标准。因此，本领域普通技术人员将理解，智能卡不限于塑料卡。虽然塑料卡是最初智能卡的形状因子(fromfactor)，但智能卡使用的技术现在有以下多种形状因子可供选择，包括：塑料卡、电子钥匙链(key fobs)以及在GSM移动电话、手表、电子护照与基于USB的令牌(tokens)中使用的用户身份模块(SIM)。智能卡应用包括但不限于银行卡、移动电话的用户身份模块(SIM)、医疗卡(healthcare cards)、政府与企业的ID卡、受益和社会福利卡、驾驶执照、物理与逻辑的门禁卡(access cards)、公共交通卡(票证)以及在单张卡上组合多个应用的卡。
智能卡通常由柔性材料层制成，使用热与压力层压在一起以形成成品卡(finished card)。一个或更多个内部层可以包括电路以允许卡内的部件连接在一起。在非接触式卡片中，天线可以围绕该卡片运行以与外部读卡器进行RF连接并将电力传输到卡片内的部件。
银行卡通常具有安全元素部件(secure element component)，以与外部读卡器的终端、销售点(POS)终端或自动柜员机(ATM)的终端接触。当诸如指纹传感器的生物识别传感器(biometric sensor)放置在智能卡中时，传感器必须能够与该卡片内的安全元件和现有电路(以及天线)相互作用。
智能卡优选地足够坚固以承受日常使用，例如：用户的粗暴操作、重复插入到PoS和/或钱包或皮包中以及插入到ATM机的滚轮中。智能卡必须具有足够的使用寿命，以避免智能卡提供商必须经常重新发行。
使用标准工艺与机器大量制造智能卡。优选的是，双面指纹传感器可以容易地结合到结构上坚固的指纹传感器模块或封装中，并且单一模块或封装可以容易地结合到智能卡中，而不需要对标准制造工艺进行重大改变。
如本文所使用的，每个电子传感器形成格栅(grid)，以检测在多个位置处近端定位的对象的表面特征(例如指纹)。在一实施例中，格栅包括多个导电驱动迹线或线(或发送“Tx”线)以及多个导电拾取迹线或线(或接收“Rx”线)，多个导电驱动迹线或线各自可连接到能够产生单频、多音频(multitoned frequency)或者固定或可变幅度的二进制脉冲序列的驱动源，并且多个导电拾取迹线或线横向定向(优选地基本上垂直)于驱动线。驱动线优选地基本上彼此平行，且拾取线优选地基本上彼此平行。驱动线通过绝缘层(例如，电介质层)与拾取线分开。在各种实施例中，将驱动线与拾取线分开的绝缘电介质层包括一个或更多个柔性绝缘电介质层。
因此，每个驱动线可以通过电介质层电容耦合到拾取线。驱动线可以形成格栅的一个轴(例如，X轴)，而拾取线形成格栅的另一个轴(例如，Y轴)。驱动线与拾取线交叠的每个位置可以形成阻抗感测电极对，由此驱动线与拾取线的交叠部分形成由一个或多个电介质层隔开的电容器的相对极板。该阻抗感测电极对可被视为像素(例如，X-Y坐标)，在该像素处，由于接触或接近该拾取线引起电容变化，通过在每个拾取线处检测信号的变化来检测近端定位的对象的表面特征。格栅形成多个像素，这些像素可以共同产生近端定位的对象的表面特征的映射图(map)。例如，格栅的像素可以对接触电子传感器的手指表面的脊线和谷线特征所在的位置进行映射。映射图可以用作识别图案以匹配存储在数据库中的脊线/谷线图案。在标题为“Electronic imager using an impedance sensor grid arrayand method of making”的美国专利第8,421,890号案以及标题为“Biometric sensing”的美国专利第8,866,347号案中讨论了具有交叠的驱动线和拾取线以及驱动、感测与扫描电子器件的指纹传感器的附加细节，其各自的公开内容通过引用以其整体并入本文。在标题为“Fingerprint Sensor Employing an Integrated Noise Rejection Structure”的美国专利申请公开第2016/0188951号案中描述了进一步改进并增强用于改善测量原理的灵敏度的设备、方法和电路，该设备、方法和电路采用由电介质分开的交叠的驱动线和拾取线组成的传感器格栅，该传感器格栅包括驱动、感测、扫描和降噪电子器件，该专利的公开内容通过引用以其整体并入本文。
在本公开的上下文中，“传感器元件”包括一个或更多个部件的布置，其被配置成基于可测量的参数(例如，电容值、光/光学、热(heat)/热量(thermal)，压力等)产生信号，信号的特性将根据是否存在与传感器元件局部接近的对象而变化。指纹传感器将包括这样的传感器元件的阵列，这样的传感器元件的阵列被配置成基于放置在指纹传感器上或该指纹传感器附近的手指的一部分表面而产生信号。指纹传感器的每个传感器元件的灵敏度使得在每个传感器元件处产生的信号的特性将基于放置在阵列上或该阵列附近的手指的一部分的表面特征而变化，且在每个传感器元件处产生的信号的变化特性可以被组合或以其他方式被处理以形成数据文件，该数据文件具有放置在阵列上或在该阵列附近的手指表面的一部分的指纹的实际或虚拟“图像”。
这种传感器元件的具体示例可以包括但不限于电容、光学、热量与压力传感器元件。作为说明性示例，可以在指纹传感器中采用两种类型的电容传感器元件是互电容传感器元件(mutual capacitance sensor element)和自电容传感器元件(self-capacitancesensor element)。互电容传感器元件阵列包括多个间隔开的驱动线和多个间隔开的拾取线，拾取线横向于驱动线设置并且通过电介质材料与驱动线隔开。拾取线与驱动线的每个交叉点构成互电容传感器元件，该互电容传感器元件被配置成产生表示由于存在或不存在与互电容传感器元件局部接近的对象的一部分而导致电容变化的信号。自电容传感器元件阵列包括第一多个间隔开的导电线以及横向于第一多个间隔开的导电线所设置的第二多个间隔开的导电线。第一多个导电线与第二多个导电线中的每个导电线被配置成将信号发送至放置在可检测的附近的手指表面并接收结果信号。因此，每个导电线构成自电容传感器元件，该自电容传感器元件被配置成产生表示由于存在或不存在与自电容传感器元件局部接近的对象的一部分而导致电容变化的信号。
尽管在特定类型的传感器元件和指纹传感器配置的上下文中呈现了本公开的各方面，但应了解，那些方面的实现方式不一定限于特定类型的指纹传感器配置的传感器元件类型，或者在本文描述的特定类型的指纹传感器的传感器元件类型。
具有两个感测区域的包覆式柔性传感器
图1A-图1B图示了美国专利申请公开第2016-0379035号案中描述的双面指纹传感器。如图1A所示，双面传感器102使用嵌入式晶片封装技术并且包括夹在顶部模块层和底部模块层之间的衬底核心以及连接到顶部传感器格栅和底部传感器格栅的专用集成电路“ASIC”(没有在图1A中示出)。图1B图示了该双面传感器的放大区域，并且示出了实现驱动(Tx)线和拾取(Rx)线所需的严格公差(tolerance)。使用传统的多层刚性印刷电路板技术实现这种严格的公差是具有挑战性的。具体而言，挑战在于实现精细的间距布线，即窄线宽(电路线宽)以及相邻线(电路线)之间的狭窄空间(空气间隙)，以及小尺寸的驱动(Tx)线、拾取(Rx)线、通孔和路由线(routing line)的公差(如图1B所示)。在非限制性实施例中，双面传感器可以包括15μm的迹线宽度和20μm的空气间隙，小尺寸的驱动(Tx)线、拾取(Rx)线、通孔和路由线具有±10％～±20％的公差。
用于双面指纹传感器的替代封装解决方案是实现柔性衬底的使用，该柔性衬底具有在其上形成的导电驱动迹线和拾取迹线，该柔性衬底包覆在刚性衬底周围，例如，如美国专利申请公开第2017-0147852号案“Electronic sensor supported on rigidsubstrate”中所述描述的刚性衬底，其公开内容通过引用结合于此。
图2A-图2C图示了根据示例性实施例的用于形成双面指纹传感器的双面柔性衬底202。双面柔性衬底202包括柔性电介质衬底，该柔性电介质衬底可以是诸如
Figure GDA0002693180220000121
或
Figure GDA0002693180220000122
的基于聚合物的衬底(例如聚亚酰胺(polyimide))，以及包括由合适的导电材料(诸如铜、锡、银、镍、铝或金)制成的多个导电迹线的传感器元件，其形成、蚀刻、沉积、电镀、印刷或以其他方式应用于或嵌入双面柔性衬底202的每个表面或侧面。多个导电迹线可以用作双面柔性衬底202的驱动线和拾取线。如图2A所示，双面柔性衬底202的第一表面201A可以包括多个拾取(Rx)线206、ASIC208以及包括电容器210A-210E和电感器212A-212B的附加无源部件。多个拾取线206中的每一个分别连接到ASIC 208。图2B示出了双面柔性衬底202的第二表面201B。双面柔性衬底202的第二表面201B可以包括第一多个驱动(Tx)线204A和第二多个驱动(Tx)线204B。每个驱动线通过互连线218A-218B电连接到第一表面201A上的ASIC 208(为简单起见，仅示出了四个互连线)。尽管仅示出了四个驱动线连接到ASIC208，但是第一多个驱动线204A和第二多个驱动线204B中的每一个驱动线通过延伸穿过双面柔性衬底202的通孔219A-219B分别连接到第一表面201A上的ASIC 208。在另一个实施例中，ASIC 208、电容器210A-210E和电感器212A-212B可以安装在双面柔性衬底的第二表面201B上。在这个实施例中，第一多个驱动(Tx)线204A线和第二多个驱动(Tx)线204B中的每一个直接连接到ASIC 208，并且拾取(Rx)线206中的每一个通过延伸穿过双面柔性衬底202的通孔分别连接到第二表面201B上的ASIC 208。
在一些实施例中，双面柔性衬底202的第一表面201A可以包括多个驱动(Tx)线、ASIC 208以及包括电容器210A-210E和电感器212A-212B的附加无源部件。多个驱动线中的每一个分别连接到ASIC 208。在这个实施例中，双面柔性衬底202的第二表面201B可以包括第一多个拾取(Rx)线和第二多个拾取(Rx)线。每个拾取线通过互连线和延伸穿过双面柔性衬底202的通孔电连接到第一表面201A上的ASIC 208。在一些实施例中，ASIC 208、电容器210A-210E和电感器212A-212B可以安装在双面柔性衬底的第二表面201B上。在这个实施例中，第一多个拾取(Rx)线和第二多个拾取(Rx)线中的每一个直接连接到ASIC 208，并且驱动(Tx)线中的每一个通过延伸穿过双面柔性衬底202的通孔分别连接到第二表面201B上的ASIC 208。
图2C是双面柔性衬底202的俯视平面图，其中，第一多个驱动线204A和第二多个驱动线204B叠加在多个拾取线206上，其中电介质层(即，柔性衬底)将驱动线和拾取线分开。如图2C所示，两个单独的感测区域214A-214B形成在双面柔性衬底202的部分处，其中，拾取线206与第一多个驱动线204A和第二多个驱动线204B交叠。在替代实施例中，双面柔性衬底202可以包括第一多个拾取线和第二多个拾取线，其具有共享的多个驱动线以形成第一感测区域214A和第二感测区域214B。因此，两个分开的感测区域214A-214B形成在双面柔性衬底202的部分处，其中，驱动线与第一多个拾取线和第二多个拾取线交叠。在一些实施例中，第一感测区域214A和第二感测区域214B可以各自包括9mm×9mm的感测区域。在一些实施例中，第一感测区域214A和第二感测区域214B可以各自包括4.5mm×9mm的感测区域。然而，这些值不是必需的，且在替代实施例中，第一感测区域214A和第二感测区域214B可以包括变化的感测区域。
在一些实施例中，双面柔性衬底202沿方向B的长度可以在45mm-55mm之间，并且双面柔性衬底202沿方向C的宽度可以在15mm-25mm之间。在一些实施例中，第一感测区域214A与第二感测区域214B之间沿方向B的距离可以在6mm-7mm之间。在一些实施例中，第一感测区域214A与双面柔性衬底202的一端之间沿着方向B的距离可以在3mm-4mm之间。然而，这些值不是必需的，且在替代实施例中长度、宽度与距离可以变化。在一些实施例中，可以通过将ASIC 208以及包括电容器210A-210E和电感器212A-212B的无源部件移动到经由异方性导电胶膜(ACF)连接的单独的印刷电路板(PCB)，来减小双面柔性衬底202的总面积。
在一些实施例中，第一多个线204A和第二多个线204B(它们是驱动线或拾取线)不是如图2B所示的在空间上分开的，且形成连续排列的线。在替代实施例中，第一多个线204A与第二多个线204B之间的距离可以变化。
为了产生双面指纹传感器，双面柔性衬底202至少部分地包覆在核心周围。在一个实施例中，该核心放置在包括更靠近ASIC 208的感测区域214B和双面柔性衬底202的一部分的顶表面上，并且包括另一感测区域214A的双面柔性衬底202的一部分沿着折叠线216在方向A上折叠在该核心上。在所示实施例中，感测区域214A与感测区域214B之间的距离大于顶表面与底表面之间的核心的短边的高度，使得在方向A上部分地包覆在核心周围的双面柔性衬底202形成位于核心的顶表面上方的一个感测区域214A和位于该核心的底表面上方的另一个感测区域214B。在一些实施例中，双面柔性衬底202可以包括单个感测区域(即，导电线组204A、204B之间没有空间间隔)。在这个实施例中，双面柔性衬底202在方向A上包覆在核心周围，使得单个感测区域的一部分叠加该核心的底表面上，该单个感测区域的一部分叠加在核心的顶表面上，且该单个感测区域的一部分包覆在该核心周围。在一些实施例中，模塑化合物封装物(molding compound encapsulant)用于封装ASIC 208并在包括感测区域214B的双面柔性衬底202的该部分的顶表面上形成核心。因此，一个感测区域214A位于核心的第一表面上，而另一个感测区域214B位于该核心的第二表面上。在一些实施例中，如图2A-图2B所示，至少部分包覆的双面柔性衬底202的外表面可以包括多个驱动(Tx)线。在一些实施例中，如图2A-图2B所示，至少部分包覆的双面柔性衬底202的外表面可以包括多个拾取(Rx)线。在一些实施例中，包覆双面柔性衬底202，使得第一表面201A叠加在核心的第一表面和第二表面上并面向该核心的第一表面和第二表面。在一些实施例中，包覆双面柔性衬底202，使得第二表面201B叠加在核心的第一表面和第二表面上并面向该核心的第一表面和第二表面。第一表面和第二表面可以构成顶表面和底(即平行)表面，或者第一表面和第二表面可以是不平行的。
在一实施例中，核心可以是刚性的或半刚性的(例如，玻璃、塑料、陶瓷、PCB板)，或者可以是柔性的(例如，聚脂(polyester)、FR4、聚合物)。核心具有加强功能，但可以被选择成允许包覆式双面指纹传感器弯曲和/或扭曲，这取决于终端用户应用。在一实施例中，核心不需要是不间断的(continuous)。例如，如下面将进一步描述的，核心可以包括切口以允许安装部件(诸如互连部件)。在另一实施例中，如下面将进一步描述的，将封装物(例如非导电电介质材料)直接应用到双面柔性衬底202的表面以形成封装核心。
在一实施例中，如图3所示，双面柔性衬底202包覆在长方体形状的核心302周围，以形成双面指纹传感器304。因此，一个感测区域214A位于核心302的顶表面上，并且另一个感测区域214B位于核心302的底表面上。在该示出的实施例中，包括ASIC 208的双面柔性衬底202的一部分不包覆在核心302周围，且可以用作主机设备连接舌片(tab)，以将传感器连接到主机设备。
图4A-图4C示出了双面指纹传感器的其他实施例的横截面视图。如图4A所示，在双面柔性衬底202的顶表面的一部分上应用(例如，包覆成型)封装物402(例如模塑化合物非导电电介质材料)，以封装ASIC 208、电容器210A-210E和电感器212A-212B，并形成封装核心402。封装核心402覆盖包括更靠近ASIC 208的感测区域214B的柔性衬底202的一部分的顶表面。包括另一个感测区域214A的双面柔性衬底202的一部分的顶表面未被该封装物覆盖，且该部分沿着折叠轴404在方向A上折叠在封装核心402上，以形成具有设置在封装核心402的相对侧上的感测区域214A和感测区域214B的双面指纹传感器406。图4B示出了折叠的双面指纹传感器406的示例性实施例。如图4B所示，一个感测区域214A位于双面指纹传感器406的顶表面上，并且另一个感测区域214B位于双面指纹传感器406的底表面上。
如图4C所示，在一实施例中，双面柔性衬底202的折叠部分408不必覆盖封装核心402的整个顶表面。例如，如图4C所示，双面柔性衬底202的折叠部分408沿着方向B可以比封装核心402的长度短，而由封装核心402覆盖的双面柔性衬底202的部分410在方向B上沿着封装核心402的长度延伸。在另一实施例中，双面柔性衬底202的折叠部分408在方向B上可以比封装核心402的长度长。
图5A-图5B图示了双面指纹传感器500的实施例，其包括当模塑化合物封装物用于形成封装核心502A-502B时可以产生的不同核心形状。图5A图示了包括斜角台阶(angledstep)504A的封装核心502A。图5B图示了包括两个斜角台阶的封装核心502B的另一个实施例。在该实施例中，封装核心502B包括在封装核心502B的底表面上的斜角台阶504A以及在封装核心502B的顶表面上的斜角台阶504B。在图5A-图5B中的斜角台阶504A略微提升安装在双面柔性衬底518的内表面上的ASIC 514和无源部件516(例如电容器和电感器)，使得加强层506可以放置在包括这些部件的双面柔性衬底518的一部分的外表面下方。加强层506为ASIC 514和无源部件516提供额外的保护层。
图5G-图5H图示了包括两个接脚(prong)508A-508B的封装核心502G以及双面柔性衬底518的顶视图。在一些实施例中，封装核心502G被延伸且被特别地成形，以进一步包括两个接脚508A-508B。两个接脚508A-508B可以用于便于将指纹传感器500安装到主机设备中。图5G示出了在双面柔性衬底518被包覆在核心502G的顶表面上之前的组件，并且图5H示出了在双面柔性衬底518被包覆在核心502G的顶表面上之后的组件。
图5C图示了封装核心502C的实施例，其包括一个或更多个集成安装针脚(integral mounting pins)以及一个或更多个切口。如将在图6A-图6D中进一步详细描述的，集成安装针脚510A-510B用于在包覆封装核心502C时固定柔性衬底，且切口512A-512D用于便于使用互连部件将包覆式双面指纹传感器安装到主机设备上。在一实施例中，根据包覆式双面指纹传感器的应用，可以有任意数量的集成安装针脚和切口。
因此，柔性衬底可以包覆在各种形状与尺寸的核心周围。有许多现实生活中的“物联网”设备(其包括可穿戴设备、手写笔设备、智能手表、门锁、挂锁、USB模块、汽车部件、家用电器、控制杆、操纵杆、旋钮等)，其可以包括包覆在具有非平行边的核心周围的双面传感器。适当形状的核心可以实现将双面包覆物应用于门把手(图5D)、可穿戴电子设备的腕带(图5E)和USB基座(图5F)。
图6A-图6D图示了将柔性衬底608牢固地包覆在封装核心602周围的系统与方法，封装核心602可以类似于图5C中所示的核心502C。如图6A所示，封装核心602包括一体成型且定位在顶表面上的安装针脚604A-604B，其用于在包覆核心602时固定柔性衬底608。柔性衬底608包括对准孔606A-606B，对准孔606A-606B被定位成当柔性衬底608在方向A上折叠在核心602上时，与安装针脚604A-604B对准。在一些实施例中，封装核心602可以包括一体成型的对准孔，且柔性衬底608可以包括安装针脚。在该实施例中，当柔性衬底608在方向A上折叠在核心602上时，柔性衬底608上的安装针脚被定位成与封装核心602的一体成型的对准孔对准并装配到封装核心602的一体成型的对准孔中。在一些实施例中，柔性衬底608可以包括至少一个安装针脚和至少一个对准孔。在该实施例中，封装核心602可以包括至少一个一体成型的对准孔和至少一个一体成型的安装针脚，该至少一个一体成型的对准孔和至少一个一体成型的安装针脚被定位成使得当柔性衬底608折叠在核心602上时，该至少一个一体成型的对准孔容纳柔性衬底608的至少一个安装针脚，且该至少一个一体成型的安装针脚被装配到柔性衬底608的至少一个对准孔中。在一实施例中，粘合剂被应用到封装核心602的顶表面的区域610上，以被柔性衬底608覆盖。图6B示出了折叠的柔性衬底608(不存在封装核心)，且图6C示出了封装核心602(不存在折叠的柔性衬底)，以示出折叠的柔性衬底608上的对准孔606A-606B如何相对于封装核心602上的安装针脚604A-604B进行定位。图6D示出了折叠在封装核心602上并通过固定在安装针脚604A-604B上的对准孔606A-606B固定的柔性衬底608。在一实施例中，一旦柔性衬底608牢固地折叠在封装核心602上，接合工具就将温度与光压(light pressure)应用到具有所涂覆的粘合剂的封装核心602的顶表面的一部分，以使粘合剂快速固化。这确保了传感器表面的平整度。在一些实施例中，柔性衬底608可以是单面柔性衬底或双面柔性衬底。
在一些实施例中，切口612可以形成在核心602中且围绕形成在柔性衬底608上的一个或更多个导电焊盘614。在一些实施例中，如将在图15A-图15D、图22A-图22B与图23B中更详细描述的，切口612被配置为具有适合的尺寸和位置以装配在诸如可压缩导电凸块(例如，ACA(异方性导电胶)凸块)的、应用在导电焊盘614上的电气互连部(electricalinterconnects)周围。
图7A-图7E图示了将柔性衬底牢固地包覆在核心周围的替代系统与方法。在一实施例中，在图7A-图7E中描述的任何方法中使用的柔性衬底可以是单面柔性衬底或双面柔性衬底。图7A示出了放置或形成在柔性衬底704的表面上的封装核心702A。在该实施例中，柔性衬底704的未被覆盖部分将折叠在柔性衬底704上的封装核心702A的顶表面是连续且平坦的。将粘合剂706涂覆到封装核心702A的表面上，随后将柔性衬底704的未被覆盖部分在方向A上折叠在核心702A上。在一实施例中，一旦柔性衬底704牢固地折叠在封装核心702A上，接合工具就将温度与光压应用到具有所涂覆的粘合剂的封装核心702A的顶表面的一部分，以使粘合剂快速固化。在一些实施例中，封装核心702A可以包括封装ASIC 722和无源部件724的第一部分705以及具有与第一部分705不同的厚度(例如，较小厚度)的台阶728。开口730可以可选地被模制到该台阶728中。在一实施例中，这些开口730露出柔性衬底704上的导电焊盘，以便于与主机设备的电气互连。在一些实施例中，封装核心702A可以具有均匀的厚度，且开口730可以可选地模制到封装核心702A的一部分中。
图7B图示了将柔性衬底牢固地包覆在封装核心周围的另一系统与方法。在该实施例中，封装核心702B与保持杆(retainer bar)710形成在柔性衬底704的表面上或固定到柔性衬底704的表面上。保持杆710形成在柔性衬底704的未被覆盖部分的边缘上。封装核心702B在顶表面上包括与保持杆710平行的集成槽(integral slot)708。集成槽708被定位在封装核心702B的顶表面上，以当柔性衬底704在方向A上折叠在封装核心702B上时与保持杆710对准并容纳保持杆710。在一些实施例中，封装核心702B可以包括从顶表面突出的一体成型杆，且柔性衬底704可以包括与一体成型杆的长度和宽度相对应的保持槽(retainingslot)。例如，该保持槽可以是柔性衬底704的切口。在该实施例中，封装核心702B的一体成型杆被定位，使得当柔性衬底704在方向A上折叠在封装核心702B上时，它可以被装配到柔性衬底704的保持槽中，以将柔性衬底704的折叠部分牢固地固定在封装核心702B表面上。在一实施例中，保持杆710与集成槽708之间的干涉配合(interference fit)允许柔性衬底704的未被覆盖部分牢固地固定在封装核心702B表面上而不使用粘合剂，其中保持杆710的尺寸略微超过集成槽708的尺寸。替代地，可以使用粘合剂将杆710固定到槽708中。在一实施例中，可以利用双腔模具(dual cavity mold)来在柔性衬底704的表面上同时形成保持杆710和封装核心702B。在一些实施例中，封装核心702B可以包括封装ASIC 722和无源部件724的第一部分705以及具有与第一部分705不同的厚度(例如，较小厚度)的台阶728。开口730可以可选地模制到台阶728中。在一实施例中，这些开口730露出柔性衬底704上的导电焊盘，以便于与主机设备的电气互连。在一些实施例中，封装核心702B可以具有均匀的厚度，且开口730可以可选地模制到封装核心702B的一部分中。
图7C图示了将柔性衬底牢固地包覆在封装核心周围的另一种方法。在该实施例中，阶梯状封装核心702C与包覆成型片(overmold sheet)712形成在柔性衬底704的表面上。阶梯状封装核心702C包括第一部分714和第二部分716。在一些实施例中，第一部分714的厚度部分小于(例如，一半)第二部分716的厚度，从而在阶梯状封装核心702C中形成台阶。包覆成型片712形成在柔性衬底704的未被阶梯状封装核心702C覆盖的表面上。在一些实施例中，包覆成型片712的物理尺寸可以基本上类似于第一部分714的物理尺寸。例如，包覆成型片712的厚度可以是第二部分716的厚度的一半。因此，当包覆成型片712折叠在阶梯状封装核心702C上时，包覆成型片712堆叠在第一部分714的顶部上，且抵消第一部分714与第二部分716之间的台阶。所堆叠的包覆成型片712与第二部分716相结合可以为阶梯状封装核心702C形成平坦的顶表面。在一些实施例中，包覆成型片712的物理尺寸可以与第一部分714的物理尺寸不同。例如，包覆成型片712可以比第二部分716的厚度更厚或更薄。因此，当包覆成型片712折叠在阶梯状封装核心702C上时，包覆成型片712堆叠在第一部分714的顶部上并且减小第一部分714与第二部分716之间的台阶或者形成在第二部分716表面上方突出的台阶。在一实施例中，在将包覆成型片712折叠在阶梯状封装核心702C上之前，将粘合剂涂覆到包覆成型片712或第一部分714的表面上。在一些实施例中，如图7F所示，将粘合剂层736应用到包覆成型片712的表面上。返回参考图7C，在包覆成型片712与阶梯状封装核心702C之间沿折叠轴718可以存在折叠间隙720，以便于在方向A上将包覆成型片712折叠至封装核心702C的第一部分714上。图7G(1)-图7G(4)图示了从步骤1(图7G(1)-图7G(2))开始，至步骤2(图7G(2)-图7G(3))至步骤3(图7G(3)-图7G(4))在方向A上将包覆成型片712折叠至第一部分714上的方法的非限制性实施例。在一些实施例中，如图7H(1)与图7H(2)所示，一旦包覆成型片712折叠在第一部分714上，包覆成型片712就结合到封装核心702C。返回参考图7C，在一实施例中，定位销(dowel)可以放置在折叠间隙720中，以确保柔性衬底704不会紧密地包覆在包覆成型片712与封装核心702C的边缘周围，从而防止边缘损坏柔性衬底704。在另一实施例中，弹性体可以分配在折叠间隙720中，以确保柔性衬底704不会紧密地包覆在包覆成型片712和封装核心702C的边缘周围。在一些实施例中，折叠间隙720可以填充有诸如Rogers
Figure GDA0002693180220000201
的泡沫材料，以帮助保持柔性衬底704的包覆部分的恒定半径弯曲，并确保柔性衬底704不会紧密地包覆在包覆成型片712和封装核心702C的边缘周围。在一实施例中，可以利用双腔模具在柔性衬底704的表面上同时形成包覆成型片712和阶梯状封装核心702C。
在一些实施例中，如图7E所示，包覆成型片712和第一部分714可以包括用于将包覆成型片712固定在第一部分714的表面上的对准特征(alignment features)。如图7E所示，第一部分714可以包括一体成型并定位在顶表面上的安装柱(mounting post)734A-734B，用于在将包覆成型片712折叠在封装核心702C上时固定包覆成型片712。包覆成型片712可以包括一体成型的对准孔732A-732B，并且当包覆成型片712折叠在第一部分714上时定位该对准孔732A-732B，以与安装柱734A-734B对准。
在一些实施例中，第一部分714可以包括一体成型并定位在顶表面上的对准孔，用于在包覆成型片折叠在封装核心702C上时固定该包覆成型片，且包覆成型片712可以包括一体成型的安装柱，并且当包覆成型片712折叠在第一部分714上时，该安装柱被定位以装配到对准孔中。在一些实施例中，第一部分714可以包括至少一个对准孔和至少一个一体成型的安装柱。在该实施例中，包覆成型片712可以包括至少一个安装柱和至少一个一体成型的对准孔，并且该至少一个安装柱和至少一个一体成型的对准孔被定位成使得当包覆成型片712折叠在第一部分714上时，该至少一个安装柱装配到第一部分714的至少一个对准孔中，且该至少一个对准孔与第一部分714的至少一个安装柱对准。
在一些实施例中，封装核心702C可以包括第二台阶728，其具有与第二部分716不同的厚度(例如，更小的厚度)。开口730可以可选地模制到第二台阶728中。在一实施例中，这些开口730露出柔性衬底704上的导电焊盘，以便于与主机设备的电气互连。在一些实施例中，封装核心702C可以具有均匀的厚度，并且开口730可以可选地模制到封装核心702C的一部分中。
图7D图示了将柔性衬底牢固地包覆在封装核心周围的另一种方法。在该实施例中，封装核心702D和包覆成型片712形成在柔性衬底704的表面上。在一些实施例中，封装核心702D可以包括封装ASIC 722和无源部件724的第一部分726以及具有与第一部分726不同的厚度(例如，较小的厚度)的台阶728。在一些实施例中，包覆成型片712和第一部分726的表面区域的外围(outer perimeter)基本上相似。因此，当包覆成型片712折叠在封装核心702D上时，包覆成型片712堆叠在第一部分726的顶部上。在一些实施例中，当包覆成型片712折叠在第一部分726上时，包覆成型片712的外围可以被配置成提供厚度变化。例如，折叠的包覆成型片712可以形成在第一部分726的表面上方突出的台阶。在一些实施例中，包覆的封装核心的厚度变化适应包覆的封装核心到主机设备中的集成。开口730可以可选地模制到台阶728中。在一实施例中，这些开口露出柔性衬底704上的导电焊盘，以便于与主机设备的电气互连。在一些实施例中，封装核心702D可以具有均匀的厚度，并且开口730可以可选地模制到封装核心702D的一部分中。在一实施例中，在将包覆成型片712折叠在封装核心702D上之前，将粘合剂涂覆到包覆成型片712的表面或封装核心702D的第一部分726。在包覆成型片712与封装核心702D之间沿折叠轴718存在折叠间隙720，以便于在方向A上将包覆成型片712折叠在封装核心702D上。在一实施例中，可将定位销放置在折叠间隙720中，以确保柔性衬底704没有紧密地包覆在包覆成型片712和封装核心702D的边缘周围，从而防止边缘损坏柔性衬底704。在另一实施例中，弹性体可以分配在折叠间隙720中，以确保柔性衬底704不会紧密地包覆在包覆成型片712与封装核心702D的边缘周围。在一些实施例中，折叠间隙720可以填充有诸如Rogers
Figure GDA0002693180220000221
的泡沫材料，以帮助保持柔性衬底704的包覆部分的恒定半径弯曲，并确保柔性衬底704不会紧密地包覆在包覆成型片712与封装核心702D的边缘周围。在一实施例中，双腔模具可以用于在柔性衬底704的表面上同时形成包覆成型片712和封装核心702D。
图8A-图8B图示了包括分裂核心的双面指纹传感器的实施例。如图8A所示，美国专利申请公开第2017-0147852号案中描述的分裂核心原理解释了传感器组件的组装，可以通过以下操作来完成该传感器组件的组装：将第一刚性衬底部分822和传感器叶片(sensorlobe)820折叠在第二刚性衬底部分824和电路叶片(circuit lobe)826上，以及将第一刚性衬底部分822固定到第二刚性衬底部分824(为简单起见，图8A和图8B中未示出驱动(Tx)线和接收(Rx)线)。美国专利申请公开第2017-0147852号案描述了与单面柔性衬底相关的分裂核心的概念，且同一分裂核心原理可以与双面柔性衬底一起使用，以产生具有形成相对的传感器表面的叶片820和826的双面传感器。
相应地，图8B示出了双面指纹传感器800的示例，双面指纹传感器800包括安装在卡体840中的分裂核心802。在一实施例中，分裂核心802包括两种不同的材料。第一种材料或层是PCB 804，并且第二种材料是诸如非导电电介质材料的封装物(例如，模塑化合物)，该封装物直接应用在PCB 804的表面上以形成模制垫片806。双面柔性衬底808包覆在PCB804和模制垫片806周围。在一示例性实施例中，分裂核心802具有圆角810，以确保双面柔性衬底808不被分裂核心802的边缘损坏。在另一实施例中，在分裂核心802的一端与双面柔性衬底808的包覆部分814之间提供胶垫(adhesive cushion)812(例如，UV固化适用胶垫)。通过插入胶垫812，双面柔性衬底808未紧密地包覆在分裂核心802的边缘周围，从而防止边缘损坏衬底808。卡体840中的腔室842允许胶垫812在卡弯曲期间移动。在一替代实施例中，直接应用在PCB表面上的封装物也被应用到PCB 804的一端以形成缓冲器(bumper)816，以代替胶垫812。因此，双面柔性衬底808包覆在缓冲器816的外围周围，以防止分裂核心802的边缘损坏衬底。
在一实施例中，模制垫片806不完全覆盖PCB 804，且衬底808的一部分(例如，具有ASIC)延伸超出垫片，固定到PCB 804的顶表面，并且被封装物818包覆成型。高模量聚合物膜(high modulus polymer film)830、832可以固定到或形成在相对的传感器表面834、836上。
替代的双面传感器设计
图9A-图9C图示了包括两个单独的PCB板的双面指纹传感器的实施例。在这些实施例中，使用两个单独的PCB板而不是双面柔性衬底。如图9A所示，第一板902A和第二板902B经由异方性导电胶膜(ACF)或异方性导电胶(ACA)910与非导电胶膜(adhesive film)912或非导电糊状粘合剂(adhesive paste)的组合被连接。在所示实施例中，PCB 902A大于PCB902B，并且可以在PCB 902A、902B不交叠的区域中提供包覆成型封装物。可以在下传感器区域和上传感器区域上提供涂膜916、918(例如，约50μm厚)。
如图9B所示，使用柔性(或刚性)电气连接部904来制造两个板之间的互连部。在一些实施例中，电气连接部904包括将两个板902A-902B互连的柔性印刷电路。柔性印刷电路可以用ACF、ACA、焊料或其他粘附手段附接到每个板902A-902B。
如图9C所示，其示出了双面指纹传感器的另一替代设计。图9C示出了多层PCB双面传感器。例如，PCB 902C可以包括支持上部信号(upper signal)和下部信号(lowersignal)接收功能的层920、930，支持上部信号和下部信号传输功能的层922、928，支持路由功能的层924以及接地层926。在该实施例中，多层PCB包括到主机设备(例如，卡)的互连部932、台阶或腔室934。
双面传感器模块
图10A-图10C图示了双面传感器模块1000的实施例。如图10A-图10C所示，一层或更多层保护涂层可以附着到包覆式双面柔性传感器的顶表面和底表面，以产生双面传感器模块。如图10A所示，包覆式双面柔性传感器1010包括包覆在核心1008周围的双面柔性衬底1006。在一些实施例中，ASIC 1001可以设置在未包覆在核心1008周围的双面柔性衬底1006的表面上。在一实施例中，核心1008可以是如图8A-图8B中所述的分裂核心。上盖板1002A放置在包覆式双面柔性传感器1010的顶表面上的感测区域1004A上方。下盖板1002B放置在包覆式双面柔性传感器1010的底表面上的感测区域1004B上方。确定盖板1002A-1002B的厚度和材料，以防止干扰包覆式双面柔性传感器1010的灵敏度。在一实施例中，可以使用保护涂层来覆盖感测区域1004A-1004B。盖板1002A-1002B可以由玻璃、陶瓷、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚亚酰胺或织物制成。在一实施例中，根据传感器1010的应用的美学要求，盖板1002A-1002B可以是透明或有颜色的。在另一实施例中，盖板1002A-1002B可以是触觉型的(tactile)。
如图10B所示，上盖板1002A不必与下盖板1002B相同。例如，上盖板1002A和下盖板1002B可以包括不同的材料和/或具有不同的长度、形状、颜色和/或纹理。图10B中所示的传感器包括柔性衬底1006，其包括具有间隔开且相互横向的驱动(Tx)线和拾取(Rx)线的聚亚酰胺层(或类似的层)，柔性衬底1006包覆在具有设置在柔性衬底的外表面上的阻焊层(solder mask)1014的模塑化合物核心(molded compound core)1008周围。在图10B中所示的实施例中，下盖板1002B可以覆盖包覆式双面柔性传感器1010的底表面的部分大于上盖板1002A覆盖包覆式双面柔性传感器1010的顶表面的部分。在一实施例中，感测区域1004A-1004B的尺寸可以不同。通常，覆盖物1002A、1002B可以包括聚碳酸酯、聚亚酰胺或其他坚固材料，且可以具有小于或等于约50μm的厚度。因此，可以基于感测区域1004A-1004B的尺寸来确定盖板1002A-1002B的尺寸和材料。
在一替代实施例中，如图10C所示，保护涂层1012(例如可光成像的聚亚酰胺层)可以覆盖包覆式双面柔性传感器1010的外表面的整个区域。在一实施例中，可光成像的聚亚酰胺层1012的厚度为25μm，以最小化对包覆式双面柔性传感器1010的感测能力的干扰。
如上所述，双面柔性传感器模块可以应用于许多现实生活中的“物联网”设备和智能卡中。对于某些应用(例如智能卡)的一个重要考虑因素是智能卡在日常使用中受到相当大的弯曲和挠曲(flex)，且需要承受在ATM机中的滚轮下推拉。因此，需要为双面传感器模块的ASIC和无源部件提供额外的保护，特别是如果这些部件没有被结合到核心中。在一实施例中，如图5A-图5B、图12A与图13A-图13B所示，可以在ASIC和无源部件的下面或上面提供一个或更多个加强层，以保护部件免受损坏。在另一实施例中，如图11所示，使用封装物来封装ASIC和无源部件。
返回参考图5A-图5B，加强层506放置在ASIC 514和无源部件516下面。合适的加强材料可以包括厚度为100μm的不锈钢层。一些替代实施例可以使用包括变化厚度的不同材料。
图11图示了根据实施例的结合到智能卡1140中的双面传感器模块1100的横截面视图。在该实施例中，ASIC 1104不是封装核心1108的一部分。封装核心1108包括PCB 1112和封装物1110，封装物1110模制在PCB 1112的顶表面的一部分、PCB 1112的整个底表面与PCB 1112的一端的周围以形成阶梯状核心。双面柔性衬底1114包覆在封装核心1108周围，且安装在柔性衬底上的ASIC 1104设置在PCB 1112的未被封装核心1108覆盖的部分上。在一些实施例中，包括第一环氧树脂材料的屏障(dam)1102可以被应用在包覆式双面柔性衬底1114的顶表面的较低台阶上，以在ASIC 1104周围产生界限(perimeter)。在一些实施例中，屏障1102可以在ASIC 1104以及位于包覆式双面柔性衬底1114的顶表面的较低台阶上的任何无源部件的周围产生界限。第二环氧树脂材料可以注入ASIC 1104周围由此产生的拦截区域(dammed off area)，以封装ASIC 1104并形成保护罩1106。在一些实施例中，第一环氧树脂材料与第二环氧树脂材料不同。例如，第一环氧树脂材料可以具有比第二环氧树脂材料更高的粘度。在一些实施例中，第一环氧树脂材料和第二环氧树脂材料可以属于类似的环氧树脂材料系列。
第一(上)盖板1118覆盖传感器的第一传感器区域，并且第二(下)盖板1116覆盖传感器的第二传感器区域。形成在卡体中以容纳传感器的开口包括第一部分1122和第二部分1124，第一部分1122具有与第一盖板1118的尺寸相对应的宽度(横向尺寸)，第二部分1124具有与第二盖板1116的尺寸相对应的宽度。可以通过延伸穿过卡体的第一表面(顶部)的第一开口1122接近(accessible)由第一盖板1118覆盖的第一传感器区域，并且可以通过延伸穿过卡体的第二表面(底部)的第二开口1124接近由第二盖板1116覆盖的第二传感器区域。第一开口1122与第二开口1124之间的尺寸差异限定了部分闭合度(partial closure)或上限(ceiling)1126以及容纳ASIC 1104和保护罩1106的内部空间1120。
图12A图示了根据本发明另一实施例的插入到智能卡中的双面传感器模块的横截面视图。在该实施例中，加强框架1204(也被称为“像框(picture frame)”)包括不锈钢薄层，其中具有切口1214。加强框架1204围绕双面传感器模块1202的感测区域中的一个感测区域1206B，同时将模块1202固定在智能卡1208的腔室内的适当位置，并保护ASIC 1210和无源部件1212免受损坏。图12B示出了插入到智能卡1208中并由加强框架1204固定在适当位置的双面传感器模块1202的俯视图和仰视图。图13A中示出了该实施例的分解视图。如图13A所示，双面传感器模块1202插入到智能卡1208中的腔室1302中。当框架1204被应用在双面传感器模块1202的底表面上，以将模块1202牢固地保持在腔室1302内的适当位置时，底部感测区域1206B被加强框架1204围绕。在一些实施例中，如图13B所示，在双面传感器模块1202插入到腔室1302中之前可以将粘合剂层1314应用到双面模块1202的顶表面或腔室1302的内表面中。在一些实施例中，如图13B所示，在框架1204被应用在双面传感器模块1202上以将模块1202牢固地保持在腔室1302内的适当位置之前，可以将粘合剂层1312应用到双面模块1202的底表面或接触双面模块1202的底表面的框架1204的表面。在一些实施例中，可以使用两个加强框架，每个框架围绕顶部和底部感测区域，同时将模块1202牢固地保持在适当位置。由于加强框架的一个功能可以是将传感器模块保持在腔室内，因此加强框架也可以称为保持框架(retainer frame)。
腔室1302包括容纳传感器1202的中心部分1310。贯通开口(through opening)1304与感测区域1206A对准(参见图12A)。围绕中心部分1310的凸缘(ledge)1306具有与框架1204的厚度相对应的深度并支撑框架的周边。可以提供卡互连部1308(例如，在横向凸缘上)，用于将传感器1202连接到卡。框架1204可以通过合适的粘合剂固定到凸缘1306。
返回参考图12A，感测区域1206B通过切口1214保持不被加强框架1204覆盖，但是双面传感器模块1202的所有其他部件被加强框架覆盖并且防止任何力施加到智能卡1208。切口1214允许感测区域1206B相对于加强框架1204的外表面凹陷。该凹部提供的优点是允许用户感觉传感器的位置而不必看到感测区域1206B位于何处，例如，如果感测区域1206B位于主机设备的下侧，则用户可以通过在加强框架1204上方移动手指来精确地定位感测区域1206B。在一实施例中，通过配置加强框架1204的厚度来调整该凹部的深度。在一实施例中，可以挑选用于加强框架1204的材料，以获得其相对于主机设备的颜色和一般外观，例如，突出(或替代地伪装)所结合的传感器的感测区域1206A-1206B。
将双面传感器模块连接到主机设备的方法
用于连接到主机设备的互连部件是双面传感器模块的集成部分(integralpart)。图14A示出了集成在双面柔性衬底1404中的互连部件1402的示例性实施例。可以改变互连部件1402的位置，以优化导体路由(conductor routing)。如图14B和图14C所示，互连部件1402嵌入在双面柔性衬底1404的一部分中，当双面柔性衬底1404折叠在核心1406上时，该部分延伸超过封装核心1406的尺寸。双面柔性衬底1404的延伸部分落在封装核心1406的一个边缘上并形成包括互连部件1402的主机设备连接舌片1410。主机设备连接舌片1410和互连部件将传感器连接到主机设备1412。在一实施例中，互连部件1402的位置可以基于双面传感器模块的应用而变化。
图15A-图15D图示了为双面传感器模块提供与主机设备的互连的替代实施例。如图15A和图15B所示，非连续的(non-continuous)封装核心1502A包括斜角台阶1504和一个或更多个切口1503。斜角台阶1504稍微提升安装在双面柔性衬底1506的内表面上的ASIC1514和无源部件1516，使得加强层1508可以放置在包括这些部件的双面柔性衬底1506的一部分的外表面下方。在该实施例中，互连部件是一个或更多个金柱形凸块(stud bumps)1510的形式，且使用用于随后的ACF互连到主机设备的引线接合工艺来将凸块1510应用到双面柔性衬底的内表面。一个或更多个金柱形凸块1510或ACA粘合剂延伸穿过在封装核心1502A的模制期间形成的切口1503。如在图5C中所解释的那样，在ASIC和无源部件的封装过程期间形成切口1503，以形成封装核心1502A。切口1503允许金柱形凸块1510的插入(图15A)和/或异方性导电胶1512(图15B)的注入，以使双面传感器模块能够连接到主机设备。
图15C是传感器模块的横截面视图，其图示了提供到主机设备的互连的另一实施例。非连续的封装核心1502B包括一个或更多个切口1503。在这个实施例中，柔性凸块(例如由Muehlbauer制造的“MB FB 6000柔性凸块”)插入到一个或更多个切口1503中，从而为双面传感器模块1501提供与主机设备的互连。柔性凸块1512是非常低弹性模量的导电粘合剂，其具有高导电率和高延伸率的弹性体基底。泊松比(Poisson’s ratio)保持凸块在被拉伸时的导电性。图15D示出了封装核心1502B的一部分的俯视图，该封装核心1502B包括插入到一个或更多个切口1503中的一个或更多个柔性凸块1512。保护涂层1522(例如可光成像的聚亚酰胺层)可以覆盖包覆式双面柔性传感器1501的外表面的整个区域。
在另一实施例中，如图16所示，可以将双面包覆式柔性传感器1602插入到PCB框架1604中。PCB框架1604大于双面包覆式柔性传感器1602并且具有切口1606，从而为双面包覆式柔性传感器1602的插入提供间隙(clearance)。双面柔性传感器1602包括两个感测区域(传感器1602的每个表面上一个感测区域，例如顶表面上的感测区域1608)以及主机设备连接舌片1610。主机设备连接舌片1610包括ASIC 1612，并用于与PCB框架1604的一侧进行电接触。如图17所示，将双面包覆式柔性传感器1602插入到PCB框架1604中，使得可以通过切口接近两个感测区域。在一实施例中，可以将诸如附加无源部件1702和互连焊盘1704的其他部件安装在PCB框架1604上。在一实施例中，如图18A和图18B所示，封装物1802(例如，模塑化合物)用于在保护性化合物(例如非导电电介质材料)中封装ASIC 1612和无源部件1702。在这个实施例中，顶部感测区域1804A和底部感测区域1804B未被封装物1802封装并且暴露在双面包覆式柔性传感器1602的顶表面和底表面上。
在另一实施例中，如图19A和图19B所示，封装物1802可以流动(flow)到PCB框架1604的边缘。如美国专利申请公开第2018-0213646号案“Configurable，EncapsulatedSensor Module and Method for Making Same”所述(其公开内容通过引用结合于此)，解释了可以在封装过程之前添加盖板1902，使得边缘可以被封装物1802包围，以便形成坚固、均匀的双面传感器模块1904。这允许以特定形状(例如用于主机设备的按钮或开关)形成双面传感器模块1904。图19A示出了同质双面传感器模块1904的顶视图。如图19A所示，顶部感测区域1804A在盖板1902下方露出(例如，通过在感测区域1804A上方的盖板1902中形成开口，或者以允许通过盖板(厚度和/或材料)感测指纹的方式制造覆盖在感测区域上的覆盖物的至少一部分)。图19B示出了同质双面模块1904的仰视图。如图19B所示，PCB框架1604包括切口1606，并且底部感测区域1804B通过切口1606露出。如图19B所示，传感器模块1904可以包括一个或更多个平面栅格阵列(LGA)焊盘1906。
将双面传感器模块嵌入设备中
在一示例性实施例中，如图20所示，双面传感器模块2002(其可以包括包覆在刚性核心2010周围的双面柔性传感器衬底2012)结合至处于合适位置的主机设备2004中(例如，智能手机、计算机、访问控制元件(门锁)、IoT设备等)，使得用户可以舒适地触摸两个感测区域2008A-2008B。在一实施例中，可以在主机设备2004中产生开口，以插入双面传感器模块2002并安装到主机设备2004上。衬底2012的互连部分2014将传感器模块2002连接到主机设备2004。可以提供上盖板和下盖板或保护涂层2016A、2016B以分别覆盖感测区域2008A、2008B。在另一实施例中，双面传感器模块2002可以安装在主机设备2004的边缘或角落上。在一实施例中，框架2006、填充物或边框(bezel)可以围绕双面传感器模块2002以将双面传感器模块2002相对于主机设备2004保持在适当的位置。在一实施例中，感测区域2008A-2008B可以与主机设备2004的外表面齐平、相对于主机设备2004的外表面凹陷、相对于主机设备2004的外表面突出或相对于安装框架2006突出。在一些实施例中，如图21所示，包括两个单独的PCB板2106A-2106B的双面指纹传感器模块2102可以安装在主机设备2104(例如，智能手机、计算机、访问控制元件(门锁)、IoT设备等)中。在一些实施例中，双面指纹传感器模块2102的两个单独的PCB 2106A-2106B可以如图9A-图9C中的任何一个所述被连接。
将双面传感器模块插入到智能卡中的方法
图22A-图22B图示了适合于结合到智能卡中的双面传感器模块的示例性实施例。双面柔性衬底包括一个或更多个对准孔、多个驱动线和多个拾取线，以形成双面传感器模块的两个单独的感测区域(如图2A-图2C所述)。如图6A所示，将封装物(例如非导电电介质材料)应用在包括ASIC和无源部件的双面柔性衬底的顶表面的一部分上，以封装这些部件并形成封装核心602。图6A示出了封装核心602具有两个相对的平坦表面并且包括在顶表面上的一个或更多个集成安装针脚604A、604B。当柔性衬底包覆在核心周围时，集成安装针脚定位在封装核心602的顶表面上，以与双面柔性衬底608上的一个或更多个对准孔606A、606B对准。如图6A所示，一个或更多个切口612围绕柔性衬底608上的导电焊盘614形成。在一些实施例中，通过在每个导电焊盘614上的切口612来应用一个或更多个ACA柔性凸块，以提供双面柔性衬底608与智能卡之间的互连。在一优选实施例中，四个ACA柔性凸块用作互连部件以连接到智能卡。在一实施例中，封装核心602是阶梯状的并且包括具有适当尺寸和位置的一个或更多个切口612，以容纳ACA柔性凸块。
图6D示出了双面传感器模块600的俯视图(未示出盖板和/或保护涂层)。图22A示出了(与图6D中的模块600类似或相同的)双面传感器模块2214的“X射线”俯视图。“X射线”俯视图图示了封装在封装核心2208内的诸如ASIC 2216和无源部件2218的部件的位置。图22A和图22B进一步图示了感测区域2220A-2220B(在图22A中仅示出了顶部感测区域2220A)和在双面传感器模块2214内的一个或更多个ACA柔性凸块2206的位置。
图22B示出了双面传感器模块2214的横截面视图。如图22B所示，ASIC 2216和无源部件2218被封装在封装核心2208内。双面柔性衬底2202包覆在封装核心2208周围，使得顶部感测区域2220A位于封装核心2208的顶部以及底部感测区域2220B位于封装核心2208下方。保护涂层2222可以覆盖双面柔性衬底2202的整个外表面，并且一个或更多个ACA柔性凸块2206位于封装核心2208的一个或更多个切口2212内。
在一些实施例中，封装核心2208可以在被封装的ASIC 2216和无源部件2218的顶表面上提供保护层。如图22C所示，封装核心2208可以在被封装的ASIC 2216和无源部件2218的顶表面上提供最小模制间隙2230，即0.090mm的封装层。在替代实施例中，最小模制间隙的厚度可以变化。在一些实施例中，被封装的ASIC 2216和无源部件2218可以是330μm的部件。在一些实施例中，应用在包括ASIC和无源部件以封装这些部件并形成封装核心的双面柔性衬底的顶表面的一部分上的封装物(例如非导电电介质材料)可以是半透明的包覆成型件或坚固的包覆成型件。
在一示例性实施例中，将双面传感器模块2214插入到使用标准工艺和机器制造的智能卡中。图23A示出了使用传统方法制造的智能卡2302，其中，腔室2304被铣削到智能卡2302中并且部分地穿过智能卡2302以容纳图22A-图22B中描述的双面传感器模块2214。腔室2304包括腔室开口(cavity opening)2308B和通孔2308A。智能卡2302一侧上的腔室开口2308B暴露足够大的区域以允许双面传感器模块2214的实际插入。智能卡2302另一侧上的通孔2308A的面积较小，以便仅露出双面传感器模块的感测区域且留下智能卡2302的一层，从而在插入到腔室2304中时为双面传感器模块提供保护。凸缘2308C围绕腔室开口2308B且没有像腔室开口2308B那样深深地铣削到智能卡2302中。
接触点2306形成在腔室2304的一个边缘处，且可以设置在凸起的凸缘2308D上。接触点2306可以用于传感器模块2214与现有智能卡2302电路(例如，嵌入智能卡2302中的一个或更多个天线、EMV芯片和处理器)之间的电连接。在一实施例中，接触点2306位于与智能卡2302的短边平行的线上。在一优选实施例中，腔室2304的边缘包括四个接触点2306。在一实施例中，将双面传感器模块2214插入到腔室2304中，使得如图22A所示的四个ACA柔性凸块2206与四个接触点2306对准。图23B示出了包括接触点2306的腔室2304和导电凸块的横截面透视图。在一些实施例中，如图23B所示，一个或更多个ACA柔性凸块2206被应用在智能卡2302的接触点2306上。在这个实施例中，双面传感器模块2214与腔室2304对准并被插入，使得位于智能卡2302的接触点2306上的四个ACA柔性凸块2206装配在形成于核心602中的切口612中，并接触导电焊盘614，以提供双面柔性衬底608与智能卡之间的互连。在一些实施例中，如图23B所示，一个或更多个ACA柔性凸块2206被应用在智能卡2302的接触点2306上，并且通过切口612被应用在每个导电焊盘614上(如图6A所示)，以提供双面传感器模块2214与智能卡之间的互连。
如图24A(卡体和传感器模块的分解横截面图)所示，双面传感器模块2214通过较大的腔室开口2308B被插入到智能卡2302中。图24B示出了智能卡2302的底表面的平面图，其中双面传感器模块2214安装在适当位置。
图24C示出了包括所插入的双面传感器模块2214的智能卡2302的横截面视图。参照图24A和图24C，腔室2408的接收表面包括符合双面传感器模块2214的顶表面的轮廓的台阶2408B-2408D，以适应双面传感器模块2214的阶梯状设计。腔室2408可以包括符合模块2214的圆形包覆端的圆形部分2408F，且通孔2408E提供对上部感测表面2220A的检测接近(detecting access)。腔室2408的边缘上的接触点2306与位于双面传感器模块2214中的柔性凸块2404对准(在图24A中示出了柔性凸块2404的横截面视图和部分平面视图)。
在该优选实施例中，智能卡2302的物理尺寸是按照ID-1ISO/IEC 7810格式的智能卡。在另一实施例中，优选实施例中的智能卡2302的物理尺寸可以相对于ID-2、ID-3、ID-00或其他格式卡进行缩放。在一优选实施例中，封装核心中的台阶2402(其有助于柔性凸块2404与智能卡接触点2306之间的连接)的高度大致位于智能卡2302横截面的中心。在图24D中进一步描述并图示了柔性凸块2404与智能卡接触点2306之间的连接。
在该优选的配置中，双面传感器模块2214的顶表面2406相对于智能卡2302的顶表面凹陷(例如大约150μm)。凹部(由台阶2408D限定)提供围绕顶部感测区域2220A的适量的卡材料，并允许用户通过感觉来轻易地定位顶部感测区域2220A且另外提供对传感器表面的保护。必须注意凹部不能太深，太深的结果是防止手指与顶部感测区域2220A充分接触。在该优选实施例中，在包括ASIC 2414和无源部件2416的封装核心上提供智能卡2302材料层(例如大约205μm)。智能卡2302的该层(由台阶2408C限定)保护ASIC 2414和无源部件2416免受外力。台阶2408C和台阶2408D(以及可能的台阶2408B)提供用于将传感器模块2214保持在腔室内且可以通过合适的粘合剂将传感器模块粘附到该腔室的表面。如图24E所示，未被柔性衬底的交叠部分覆盖的封装核心的一部分的厚度减少，且可以具有的厚度等于在其中形成用于接触点2306的开口的部分的厚度。
在一实施例中，如图24E所示，可以增加包括ASIC 2414和无源部件2416的封装核心上方的智能卡2302的该层的厚度，以与智能卡2302的横截面的大致中心以及接触点2306对准。
在该优选实施例中，加强框架2410(也称为“像框”)放置在所插入的双面传感器模块2214下方，以将模块2214牢固地固定在腔室2304中。加强框架2410包括厚度为100um的不锈钢层。加强框架2410包括切口2412，以露出所插入的双面传感器模块2214的底部感测区域2220B，同时覆盖腔室开口以将双面模块牢固地固定在腔室2304中。框架2410可以设置在围绕腔室2304的台阶或凸缘2408A中。图13A-图13B示出了加强框架1204、双面传感器模块1202和智能卡1208的分解视图。
图24D示出了与所插入的双面传感器模块2214互连的智能卡2302的一部分的横截面透视图。如图24D所示，在插入双面传感器模块2214时，柔性凸块2404将双面传感器模块2214内的双面柔性衬底2202与一个卡接触点2306电连接。柔性凸块2404在保持电连接的同时提供了将双面传感器模块2214与智能卡2302的任何移动分离的显著优点。在一实施例中，来自Muehlbauer的“MB FB 6000柔性凸块”用作柔性凸块2404。在一优选实施例中，接触点2306平行于智能卡2302的短边进行排列，且柔性凸块2404具有约为200μm的高度。使用低模量的热熔“胶带”(例如来自Muehlbauer的“MB CMA 6000芯片模块粘合剂”)将传感器模块固定到卡中的腔室中。在一些实施例中，热熔“胶带”围绕双面传感器模块2214的周边被应用，用于机械附接到智能卡2302。当柔性凸块2404和热熔“胶带”两者用作互连部件以将双面传感器模块2214牢固地安装到智能卡2302中时，得到的双面传感器模块2214的挠曲半径远大于智能卡2302的挠曲半径。因此，包括所插入的双面传感器模块2214的智能卡2302将经受得住用于智能卡的严格的工业标准扭曲和弯曲测试。
图24F示出了包括所插入的双面传感器模块的智能卡2302的横截面视图。在该实施例中，双面传感器模块包括包覆的封装核心2422，其可包括如图7C所示的核心。如图7C所示，在双面柔性衬底704的表面上形成的包覆成型片712在阶梯状封装核心702C的第一部分714上折叠，以形成包覆的封装核心2422。在一些实施例中，阶梯状封装核心702C可以包括一体成型的切口2426，其露出柔性衬底704上的导电焊盘。包覆的封装核心2422被对准并通过较大的腔室开口2308B插入到智能卡2302中。在一些实施例中，柔性导电凸块2404将双面柔性衬底704的露出的导电焊盘电连接到智能卡接触点2306。加强框架2410可以放置在所插入的包覆的封装核心2422上，以将包覆的封装核心2422牢固地固定在适当位置。在一些实施例中，在将加强框架2410放置在包覆的封装核心2422上之前，将粘合剂层2420应用到加强框架2410的面向包覆的封装核心2422的表面。加强框架2410可以包括切口2412，以露出所插入的包覆的封装核心2422的第一感测区域。在一些实施例中，所插入的包覆的封装核心2422的第二感测区域通过形成在智能卡2302中的通孔2308A被露出。在替代实施例中，双面传感器模块可以包括如图7A-图7B和图7D-图7E中任一个所述的包覆的封装核心2422。
包括两个单个传感器模块的双面传感器模块
图25示出了在双面衬底2502上实现的单个指纹传感器组件2500。如图25所示，单个指纹传感器组件2500可以包括双面柔性衬底2502、ASIC(或其他微芯片或集成电路)2508、一个或更多个无源部件2510(例如，电容器和电感器)、以及被配置成将单个指纹传感器组件2500连接到控制处理器的互连焊盘2512。在各种实施例中，ASIC 2508可以控制单个指纹传感器组件2500的功能。例如，ASIC 2508可以控制单个指纹传感器组件2500的功能，例如管理图像捕获过程、进行图像处理、匹配并登记指纹以及验证指纹等。在一些实施例中，互连焊盘2512可以被配置成与异方性导电胶膜(ACF)、导电凸块等一起使用。组件2500包括感测区域2504，感测区域2504包括传感器元件阵列，其中，该阵列的一个表面(感测表面)被配置成生成表示接触表面的对象的存在或特征的信号，例如表示接触阵列的感测表面的手指的指纹特征的信号。在一些实施例中，双面柔性衬底2502的第一表面2502a可以包括多个拾取(Rx)线(图25中未示出)、ASIC 2508、无源部件2510以及互连焊盘2512。多个拾取线中的每一个通过互连线2506a或2506b(例如布线迹线(routing trace))电连接到ASIC2508(为简单起见，未示出各个互连线)。在一些实施例中，双面柔性衬底2502的第二表面2502b(图25中未示出)可以包括多个驱动(Tx)线，这些驱动(Tx)线在垂直于多个拾取线的方向上形成并与这些拾取线交叠。驱动线中的每一个通过互连线2506a或2506b(例如布线迹线)电连接到ASIC 2508(为简单起见，未示出各个互连线)。互连线2506a和/或互连线2506b的部分可以位于表面2502b上。因此，在一实施例中，指纹传感器2500的感测区域2504包括形成传感器元件阵列的多个驱动线和多个拾取线的网格，每个传感器元件由交叠的驱动线和拾取线形成。在一些实施例中，双面柔性衬底2502的第一表面2502a可以包括多个驱动线。在这样的实施例中，双面柔性衬底2502的第二表面2502b包括多个拾取线。双面柔性衬底2502可以包括电介质衬底，并且可以包括柔性电介质衬底，该柔性电介质衬底可以是诸如
Figure GDA0002693180220000361
或
Figure GDA0002693180220000362
的基于聚合物的衬底(例如聚亚酰胺)，且形成感测区域2504的驱动线和拾取线可以包括由合适的导电材料(例如铜、锡、银、镍、铝或金)制成的多个导电迹线，其形成、蚀刻、沉积、电镀、印刷或以其他方式应用或嵌入双面柔性衬底2502的每个表面或侧面。
图26-图28示出了根据一些实施例使用例如如图25中所描述的单个指纹传感器2500产生双面传感器模块的方法。
图26示出了用于产生双面传感器模块的第一步骤的中间组件2600。如图26所示，指纹传感器2500的表面2502a上的部件可以用包覆成型件2602(例如，封装物)封装以产生单面指纹传感器模块2600(例如，单面传感器组件)。在一些实施例中，在第一表面2502a上的感测区域2504的驱动(Tx)线、互连线2506a和2506b以及ASIC 2508可以封装在包覆成型件2602中。换句话说，包覆成型件2602封装形成感测区域2504的传感器阵列的非感测侧(在图26中用虚线示出)。在一些实施例中，包覆成型件2602可以如上所述由不导电且可模制的电介质材料制成，且可以根据其适当的柔性程度来选择包覆成型件2602。如图26所示，无源部件2510可以不被包覆成型件2602封装。在一些其他实施例中，无源部件2510可以由包覆成型件2602封装。柔性衬底2502的边缘上的互连焊盘2512没有被包覆成型件2602封装和/或覆盖。在一些实施例中，包覆成型件2602可以包括在包覆成型件2602的顶表面上一体成型的安装柱和/或对准孔2604a-2604d。安装柱和/或对准孔2604a-2604d的任何组合可以是在顶表面上一体成型的。作为非限制性示例，包覆成型件2602可以包括两个安装柱2604a、2604d，每个安装柱形成在彼此对角地相对定位的两个角中。在这样的实施例中，包覆成型件2602可以包括分别在剩余的两个角中两个对准孔2604b、2604c。
如图26所示，根据一些实施例，包覆成型件2602可以包括平坦顶表面(与安装柱/对准孔2604a-2604d分开)。然而，不需要平坦的顶表面，并且包覆成型件2602可以包括不同的形状和尺寸，以根据替代实施例产生任何适当形状的最终双面传感器模块。
图27A-图27B示出了用于产生双面传感器模块的第二步骤。如图27A所示，如上(例如图26)所述制备第一包覆成型的单个指纹传感器模块2600a和第二包覆成型的单个指纹传感器模块2600b。在一些实施例中，第一单个指纹传感器模块2600a可以相对于第二传感器模块2600b旋转180度并翻转，使得第一单个传感器模块2600a和第二单个传感器模块2600b中的每一个的相应包覆成型件2704a和2704b的顶表面彼此面对，且感测区域2706b(图27B和图28中仅示出了两个感测区域中的一个)位于包覆成型模块的相对侧上。在这样的实施例中，第一单个指纹传感器模块2600a可以被旋转并翻转，使得第一单个传感器模块2600a的第一双面柔性衬底2712a上的互连焊盘2702a和第二单个传感器模块2600b的第二双面柔性衬底2712b上的互连焊盘2702b分别位于相对的两端。第二包覆成型件2704b的顶表面可以与第一包覆成型件2704a的顶表面对准并装配在一起，从而在第一包覆成型件2704a上堆叠第二包覆成型件2704b。在一些实施例中，第一包覆成型件2704a可以包括一体成型的安装柱和/或对准孔2708a-2708d，其对应于第二包覆成型件2704b的一体成型的对准孔和/或多个安装柱2710a-2710d。作为一非限制性示例，第一包覆成型件2704a可以包括两个安装柱2708a、2708d和两个对准孔2708b、2708c，且第二包覆成型件2704b可以包括两个安装柱2710b、2710c和两个对准孔2710a、2710d，使得当将包覆成型件2704a和2704b旋转180度并倒置时，一个包覆成型件的安装柱与另一个包覆成型件的对准孔对准。因此，包覆成型的单个指纹传感器模块2600a、2600b可以彼此相同地被形成，从而简化了制造。或者，安装柱和/或对准孔2708a-2708d、2710a-2710d的任何组合可以整体地形成在第一和第二包覆成型件2704a-2704b的顶表面上。因此，使用安装柱和对准孔2708a-2708d、2710a-2710d将第一和第二单个传感器模块2600a-2600b装配在一起、一个在另一个顶部上，以产生双面指纹传感器2800(例如，双面指纹传感器组件)，其包括分别位于底表面和顶表面上的第一感测区域(未示出)和第二感测区域2706b(如图28所示)。
如图27A-图27B所示，两个指纹传感器模块2600a、2600b可以具有基本相似的大小与尺寸。然而，两个指纹传感器模块2600a、2600b的大小与尺寸可以根据替代实施例而变化。在这样的实施例中，安装针脚和对准孔2708a-2708d、2710a-2710d的位置可以相应地整体地形成在包覆成型件2704a-2704b上，以便于将两个指纹传感器模块2600a、2600b装配在一起。作为一非限制性示例，在拇指可以接触的一侧具有有较大感测区域的传感器(例如，第一单个指纹传感器模块2600a)与在手指可以接触的另一侧具有较小传感器(例如，第二单个指纹传感器模块2600b)可能是有利的。
如图28所示，分别包括用于每个单个指纹传感器模块2600a、2600b的互连焊盘2702a、2702b(图28中未示出2702b)，第一和第二双面柔性衬底2712a、2712b的一部分可以在与双面指纹传感器2800匹配的包覆成型件2704a、2704b的每个端部上突出。在一些实施例中，在包覆成型件的每个端部上突出的第一和第二双面柔性衬底2712a、2712b的该部分可以包括用于每个单个指纹传感器模块2600a、2600b的无源部件。
图29示出了根据一些实施例的PCB框架2900，其被配置成容纳并结合双面指纹传感器2800。PCB框架2900可以包括切口2902。在一些实施例中，切口2902可以足够大以露出双面指纹传感器2800的感测区域。在一些实施例中，如将在图30A-图30B中进一步描述的，切口2902可以足够大以容纳安装在双面柔性衬底上的无源部件，该双面柔性衬底包括用于每个单个指纹传感器模块2600a、2600b的互连焊盘2702a、2702b。在一些实施例中，PCB框架2900可以是多层的(例如，具有两个或更多个电路层)，并且可以包括适当放置的通孔、互连焊盘2910a-2910b以及在两个表面上的互连线(例如，布线迹线)(为了简单起见，未示出互连线)，以确保双面指纹传感器2800的两个单个指纹传感器模块2600a-2600b可以连接到安装在PCB框架2900上的微控制器单元(MCU)2906(例如控制处理器)。在一些实施例中，其他支持部件(supporting components)2908(例如，低压降稳压器(LDO))可以安装在PCB框架2900上。在一些实施例中，PCB框架2900可以包括互连焊盘2904，该互连焊盘2904被配置成连接到主机设备。在一些实施例中，PCB框架2900可以直接经由互连焊盘2904或经由连接到主机设备的柔性电缆连接到主机设备。
图30A-图30B示出了用于产生双面传感器模块3000的第三步骤。图30A图示了双面传感器模块3000的俯视图，该双面传感器模块3000包括插入到切口2902中并连接到PCB框架2900的双面指纹传感器2800。图30B图示了双面传感器模块3000的仰视图，该双面传感器模块3000包括插入到切口2902中并连接到PCB框架2900的双面指纹传感器2800。如图30A-图30B所示，在包括互连焊盘2702a-2702b的双面指纹传感器2800的每一端上突出的第一和第二双面柔性衬底2712a-2712b的一部分可以分别连接到PCB框架2900的顶表面和底表面上的互连焊盘，从而将第一和第二指纹传感器模块2600a-2600b连接到PCB框架2900。在一些实施例中，双面指纹传感器2800上的互连焊盘2702a-2702b与PCB框架2900上的互连焊盘之间的电气互连部可以用导电粘合剂或薄膜通过热压焊接(hot bar soldering)或其他互连方式而制成。在一些实施例中，可以在PCB框架2900上的互连焊盘之间和/或双面指纹传感器2800上的互连焊盘2702a-2702b之间应用机械粘合剂，以进一步将双面指纹传感器2800机械地固定到PCB框架2900。在一些实施例中，如图30A所示，双面指纹传感器2800的每个单个指纹传感器模块2600a-2600b的无源部件2510定位在PCB框架2900的切口2902内。
在一些实施例中，第一指纹传感器模块2600a的第一ASIC和第二指纹传感器模块2600b的第二ASIC可以经由PCB 2900的互连线(图30A-图30B中未示出)连接到MCU 2906。在这样的实施例中，MCU 2906可以被配置成控制两个指纹传感器模块2600a、2600b。在一些实施例中，MCU 2906可以控制并协调两个ASIC中的每一个，以控制第一传感器模块2600a和第二传感器模块2600b的操作时序。例如，MCU 2906可以控制哪些进程运行并协调何时运行每个传感器模块2600a、2600b的进程，以便认证和/或登记“捏合”指纹(即由第一传感器模块2600a捕获的第一指纹和由第二传感器模块2600b捕获的第二指纹的组合)。在一些实施例中，MCU 2906可以决定何时向主机设备提供关于双面指纹传感器2800的操作的反馈。在一些实施例中，第一ASIC、第二ASIC和MCU 2906的功能可以以各种方式被分开并分配。在又一实施例中，双面指纹传感器2800可以集成在智能卡上。在这样的实施例中，智能卡的安全元素部件的一些功能可以被分配给第一ASIC、第二ASIC和MCU 2906。在一些实施例中，第一ASIC、第二ASIC和MCU 2906的一些功能可以被分配给该安全元素部件。
在替代实施例中，一个或两个包覆成型件可以延伸超出柔性衬底的一个或更多个边缘，且包覆成型件的突出部分可以固定到邻近切口的PCB上，以将双面指纹传感器2800固定到PCB 2900。
在一些实施例中，图30A-图30A中描述的第三步骤可以省略，在该步骤中将双面指纹传感器2800插入到切口2902中并连接到PCB框架2900。在这样的实施例中，双面指纹传感器2800可以使用柔性互连电缆或其他合适的连接器连接到微控制器单元(MCU)(例如控制处理器)。因此，第一指纹传感器模块2600a的第一ASIC和第二指纹传感器模块2600b的第二ASIC可以经由柔性互连电缆或其他合适的连接器连接到MCU。
在一些实施例中，包括在双面指纹传感器2800中的第一和第二单个指纹传感器模块2600a-2600b可以堆叠在彼此之上，以具有用于连接到PCB框架2900的互连焊盘2702a-2702b，其从双面指纹传感器2800的同一端发出，而不是从图28中所述的相对侧发出。在这样的实施例中，双面指纹传感器2800的互连焊盘2702a-2702b可以连接到互连焊盘2910a-2910b，互连焊盘2910a-2910b位于相对表面上的PCB框架2900的同一端上。在这样的实施例中，PCB框架2900仍然可以包括用于双面指纹传感器2800的感测区域的切口2902，或者切口2902可以从感测区域偏移。在一些实施例中，第一和第二指纹传感器模块2600a-2600b的大小和尺寸可以不是基本相似的。
如图31所示，柔性互连电缆3102可以连接到PCB框架2900的连接焊盘2904。柔性电缆3102可以连接到主机设备，从而将双面传感器模块3000连接到主机设备。在一些实施例中，支持部件可以安装在柔性互连电缆3102上。
重要的是，根据上面在图25-图31中描述的实施例所产生的双面传感器模块3000可以是任何大小、形状或尺寸。在一示例性实施例中，双面传感器模块3000可以适当设置大小，以便结合在如上所述且在图13B中示出的智能卡中。如图13B所示，将双面传感器模块3000插入到智能卡1208的腔室1302中。当框架1204被应用在双面传感器模块3000的底表面上时，底部感测区域被加强框架1204围绕，以将模块牢固地保持在腔室1302内的适当位置。在一些实施例中，如图13B所示，在将双面传感器模块1202插入到腔室1302中之前，可以将粘合剂层1314应用到双面模块3000的顶表面或腔室1302的内表面上。在一些实施例中，在将框架1204应用在双面传感器模块3000上之前，可以将粘合剂层1312应用到双面模块3000的底表面或与双面模块3000的底表面接触的框架1204的表面，以将模块3000牢固地保持在腔室1302内的适当位置。
由于在双面指纹传感器2800内需要两个ASIC与两组无源部件，实现足够薄型(low-profile)的双面传感器模块可能是一个挑战。因此，包括在双面指纹传感器2800中的第一和第二单个指纹传感器模块2600a-2600b的包覆成型件的深度可以被配置成为ASIC提供保护，但不是那么多，太多会导致双面传感器模块3000变得太厚而不能结合到智能卡中。在一些实施例中，第一和第二单个指纹传感器模块2600a-2600b的无源部件可以是双面柔性衬底2712a-2712b上最高的元件，因此最难以容纳在双面传感器模块3000中。因此，在图26所描述的实施例中，无源部件可以从包覆成型件中被排除；并且如图30A-图30B所示，无源部件可以替代地容纳在PCB框架2900中的切口2902中。
用单个衬底产生的双面传感器模块
图32示出了根据一些实施例的用于产生双面传感器模块的替代方法。图32示出了双面柔性衬底3202。双面柔性衬底3202的第一端可以包括压印在其上的第一指纹传感器3204a。第一指纹传感器3204a可以包括第一感测区域(或传感器阵列)3206a，其包括各自设置在衬底3202的相对表面上的一组驱动(Tx)线和拾取(Rx)线。该组驱动线和拾取线可以通过布线迹线3216a连接到第一ASIC 3208a(为简单起见，未示出各个布线迹线——每个布线迹线通常与一个驱动线或一个拾取线相关联)。在一些实施例中，该组驱动线和拾取线也连接到无源部件3210a。在各种实施例中，第一ASIC 3208a可以控制第一指纹传感器3204a的功能。例如，第一ASIC3208a可以控制第一指纹传感器3204a的功能，例如管理图像捕获过程、进行图像处理、匹配并登记指纹以及验证指纹等。如图32所示，第一指纹传感器3204a还可以包括被定位成靠近双面柔性衬底3202的第一端的边缘的互连焊盘3212a。在一些实施例中，双面柔性衬底3202的第二端可以包括压印在其上的第二指纹传感器3204b。第二指纹传感器3204b可以包括第二感测区域(或传感器阵列)3206b，其包括各自设置在衬底3202的相对表面上的单独的一组驱动(Tx)线和拾取(Rx)线。单独的该组驱动线和拾取线可以经由布线迹线3216b(为简单起见，布线迹线被示为阴影区域)连接到第二ASIC 3208b。在一些实施例中，该组驱动线和拾取线也连接到无源部件3210b。在各种实施例中，第二ASIC 3208b可以控制第二指纹传感器3204b的功能。例如，第二ASIC 3208b可以控制第二指纹传感器3204b的功能，诸如管理图像捕获过程、进行图像处理、匹配并登记指纹以及验证指纹等。如图32所示，第二指纹传感器3204b还可以包括被定位成靠近双面柔性衬底3202的第二端的边缘的互连焊盘3212b。在一些实施例中，互连焊盘3212a-3212b可以被配置成与异方性导电胶膜(ACF)、导电凸块以及其他连接器一起使用。
双面柔性衬底3202可以包括电介质衬底且可以包括柔性电介质衬底，其可以是诸如
Figure GDA0002693180220000421
或
Figure GDA0002693180220000422
的基于聚合物的衬底(例如聚亚酰胺)，并且形成传感器感测区域(传感器阵列)3206a、3206b的驱动线和拾取线可以包括由合适的导电材料(例如铜、锡、银、镍、铝或金)制成的多个导电迹线，其形成、蚀刻、沉积、电镀、印刷或以其他方式应用或嵌入双面柔性衬底3202的每个表面或侧面。
在一些实施例中，第二指纹传感器3204b可以相对于折叠线3214被布置成第一指纹传感器3204a的镜像。然而，第二指纹传感器3204b不需要成为第一指纹传感器3204a的镜像，且根据替代实施例，其他布局也是可能的。
在一些实施例中，ASIC 3208a-3208b、无源部件3210a-3210b和互连焊盘3212a-3212b中的一个或更多个可以安装在双面柔性衬底3202的相对侧上，以安装到感测区域3206a-3206b。在一些实施例中，无源部件3210a或互连焊盘3212a中的一个或更多个和/或ASIC 3208a可以位于柔性衬底3202的一侧上，而其他无源部件3210b或互连焊盘3212b中的一个或更多个和/或另一ASIC 3208b可以位于柔性衬底3202的相对侧上。
如图32所示，核心(如阴影区域3218所示)可以与感测区域3206a-3206b中的一个对准。核心3218可以包括一般刚性衬底，其优选地由合适的刚性、基本上不可弯曲的、热与尺寸稳定的材料形成，该材料可以以期望的方式容易地加工或以其他方式成形。核心可以具有相对、通常平行的平面表面。在一些实施例中，核心(如阴影区域3218所示)可以放置在双面柔性衬底3202的表面上，从而将核心放置在第二感测区域3206b上。在这样的实施例中，包括第一指纹传感器3204a的双面柔性衬底3202的第一端可以在折叠线3214处在方向A上包覆在核心周围，以形成双面传感器模块。因此，如图33所示，第一感测区域3206a可以位于核心3302的一个表面上，而第二感测区域3206b可以位于核心3302的相对表面上。在一实施例中，驱动(Tx)线设置在衬底3202的顶表面上，使得当衬底包覆在核心3218周围时，驱动线面向或接触核心的表面，并且拾取(Rx)线相对于核心3218的表面位于衬底的外表面上。
图33示出了通过如上所述将双面柔性衬底包覆在核心3302周围而产生的双面指纹传感器3300。如图33所示，第一感测区域3206a位于核心3302的顶表面上，而第二感测区域3206b位于核心3302的底表面上。两个感测区域3206a-3206b面向外，使得用户可以“捏合”双面指纹传感器3300并捕获两个指纹(即来自每个感测区域的一个指纹)。在图32中的ASIC 3208a、3208b定位在衬底上，使得当衬底包覆在核心3302周围时，ASIC 3208a、3208b面向外(与图32所示的配置不同，图32中ASIC 3208a、3208b位于柔性衬底3202的顶侧上，且当衬底3202包覆在核心3218周围时，ASIC 3208a、3208b面向内)。在一些实施例中，第一ASIC 3208a和第二ASIC 3208b可以连接到微控制器单元(MCU)(例如控制处理器)，该MCU被配置成控制两个指纹传感器3204a-3204b。在这样的实施例中，MCU可以被配置成控制两个指纹传感器3204a-3204b。在一些实施例中，MCU可以控制并协调两个ASIC 3208a、3208b中的每一个，以控制第一和第二指纹传感器3204a-3204b的操作时序。例如，MCU可以控制运行哪些进程并协调何时运行每个指纹传感器3204a-3204b的进程，以便验证和/或登记“捏合”指纹(即由第一指纹传感器3204a捕获的第一指纹和由第二指纹传感器3204b捕获的第二指纹的组合)。在一些实施例中，MCU可以决定何时向主机设备提供关于双面指纹传感器3300的操作的反馈。在一些实施例中，第一ASIC 3208a、第二ASIC 3208b和MCU的功能可以是以各种方式被分开且分配。在又一实施例中，双面指纹传感器3300可以集成在智能卡上。在这样的实施例中，智能卡的安全元素部件的一些功能可以被分配给第一ASIC 3208a、第二ASIC 3208b和MCU。在一些实施例中，第一ASIC 3208a、第二ASIC 3208b和MCU的一些功能可以被分配给安全元素部件。
在一些实施例中，如上所述(例如在图29-图30B中，也如上面在图16中类似的布置中所述)，可以通过将双面指纹传感器3300结合在PCB框架中来产生双面传感器模块。在这样的实施例中，MCU可以安装在PCB框架上。在一些实施例中，核心3302可以包括聚合物或玻璃，并且可以是长方体或不规则形状。在一些实施例中，双面传感器模块可以包括使用柔性互连电缆连接到MCU的双面指纹传感器3300。
由上述实施例产生的双面传感器模块(例如，在图32和图33中的双面传感器模块)可以是任何大小、形状或尺寸。在一示例性实施例中，根据上述方法和图13B中描绘的方法，可以适当地设置双面传感器模块的大小，以用于结合在智能卡中。
图34示出了根据一些实施例用于产生双面传感器模块的一替代方法。如图34所示，对应于每个指纹传感器3204a-3204b的感测区域3206a-3206b、布线迹线3216a-3216b和ASIC 3208a-3208b的非接触表面的位置分别封装在包覆成型件中，而不是如上面图32-图33所述将核心放置在双面柔性衬底3202的表面上。在一些实施例中，包覆成型件可以由如上所述的材料制成，根据其适当的柔性程度进行选择。图34根据一些实施例表示第一区域3402a，其中包覆成型件可以形成在双面柔性衬底3202的表面上，以形成第一核心3404a。双面柔性衬底3202的在其上形成有包覆成型件的表面不会被手指接触。也就是说，在第一区域3402a上形成的包覆成型件覆盖双面柔性衬底3202的与手指触摸的接触表面相对的表面。形成在第一区域3402a上的包覆成型件可以设置在双面柔性衬底3202的对应于第一感应区域3206a的非接触侧的一部分上，并封装第一ASIC 3208a和布线迹线3216a。
图34表示第二区域3402b，其中包覆成型件可以形成在双面柔性衬底3202的表面上，以形成第二核心3404b。双面柔性衬底3202的在其上形成有包覆成型件的表面不会被手指接触。也就是说，在第二区域3402b上形成的包覆成型件覆盖双面柔性衬底3202的与手指触摸的接触表面相对的表面。在第二区域3402b上形成的包覆成型件可以设置在双面柔性衬底3202的对应于第二感测区域3206b的非接触侧的一部分上，并封装第二ASIC 3208b和布线迹线3216b。在一些实施例中，无源部件3210a-3210b可以从包覆成型件中排除。在另一实施例中，无源部件3210a-3210b可以封装在包覆成型件中。如图34所示，位于双面柔性衬底3202的两个边缘上的互连焊盘3212a-3212b可以从包覆成型件中排除。
在一些实施例中，如图35A-图35B所示，包括第一指纹传感器3204a的双面柔性衬底3202的一部分可以折叠在第二指纹传感器3204b上，使得第一核心3404a与第二核心3404b对准以产生双面指纹传感器3502。在各种实施例中，第一感测区域3206a对准第一核心3404a的顶表面并叠加在第一核心3404a上方，而第二感测区域3206b对准第二核心3404b的底表面并叠加在第二核心3404b上方。两个感测区域3206a-3206b可以皆面向外，使得用户可以“捏合”双面指纹传感器3300并捕获两个指纹(即来自每个感测区域的一个指纹)。第一感测区域(或传感器阵列)3206a和第二感测区域3206b可各自包括各自设置在衬底1002的相对表面上的一组驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b。经由布线迹线(未示出)将驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b中的每一个分别连接到相应的ASIC 3208a-3208b。虽然图35A-图35B示出了设置在衬底3202的内表面上的驱动(Tx)线3510a和设置在衬底3202的外表面上的拾取(Rx)线3510b，这不是必需的，并且驱动线(Tx)3510a和拾取线(Rx)3510b的位置可以交换。在一些实施例中，第一核心3404a和第二核心3404b的表面可以包括安装柱和对应的对准孔或保持杆以及相应的槽，以便于在折叠时两个核心3404a-3404b正确对准两个传感器(如上面图7B-图7E所述)。
图35A-图35B示出了用于将双面指纹传感器3502附接到PCB 3506的替代实施例，PCB 3506包括MCU 3508，以控制第一和第二ASIC 3208a-3208b。图35A-图35B示出了双面传感器模块3504a-3504b附接到PCB 3506，双面传感器模块3504a-3504b包括双面指纹传感器3502(例如，如图34中所描述的双面指纹传感器3502)。在一些实施例中，PCB 3506可以进一步支持在智能卡中采用的附加部件3510，诸如安全元件或天线。在一些实施例中，PCB 3506可以包括足够大的切口以结合无源部件3210a-3210b(图35A-图35B中未示出)，以便将高度(即双面传感器模块3504a-3504b的厚度)保持至最小。图35A示出了具有双面指纹传感器3502的双面传感器模块3504a，其中，双面柔性衬底3202的一端附接到PCB 3506。在一些实施例中，双面柔性衬底3202的一端可以用异方性导电胶膜(ACF)附接到PCB 3506，从而将第一ASIC 3208a电连接到安装在PCB 3506上的MCU 3508。图35A中的ASIC 3208b可以通过延伸穿过衬底3202的通孔和延伸衬底3202的长度的布线迹线连接到PCB 3506。图35B示出了具有双面指纹传感器3502的双面传感器模块3504b，其中，双面柔性衬底3202的两端都附接到PCB 3506。在一些实施例中，双面柔性衬底3202的两端都可以用异方性导电胶膜(ACF)附接到PCB 3506。
如上所述，要注意的重点是，双面传感器模块3504a-3504b可以是任何大小或形状。根据一优选实施例，根据上述方法并且在图13B中描绘的，双面传感器模块3504a-3504b的大小可以被适当地设置，以便结合在智能卡中。由于两个ASIC 3208a-3208b和两组无源部件3210a-3210b(图35A-图35B中仅示出一组无源部件3510)，可能难以实现足够薄型的双面传感器模块3504a-3504b。因此，第一和第二核心3404a-3404b的深度可以被配置成分别为第一和第二ASIC 3208a-3208b提供保护。也就是说，第一和第二核心3404a-3404b可以被配置得足够深，以使用标准包覆成型设备来实际地放置包覆成型件，但不是太多，太多会导致第一和第二核心3404a-3404b太深，从而产生厚度太大的双面模块3504a-3504b而不能结合到智能卡中。在一非限制性示例性实施例中，第一和第二核心3404a-3404b可以包括分别覆盖第一和第二ASIC 3208a-3208b的顶表面的包覆成型件(大约20μm)，其中，双面柔性衬底3202的厚度为130μm，每个ASIC 3208a-3208b的厚度为150μm，并且每个ASIC 3208a-3208b通过包括15μm高度的晶片凸块(例如，金凸块)附接到双面柔性衬底3202。
图36和图37示出了产生如上面图34所述的双面传感器模块的替代方法的进一步变化。如图36所示，在形成第一和第二核心3604a-3604b之前，PCB 3506可以使用具有ACF的互连焊盘3212a附接到双面柔性衬底3202的一侧上的互连焊盘3212a。图35中的ASIC 3208b可以通过延伸穿过衬底3202的通孔和延伸衬底3202的长度的布线迹线连接到PCB 3506。在这样的实施例中，除了PCB 3506和智能卡中使用的支持部件(例如安全元件或天线)以外，可以在第一区域3402a上添加包覆成型件(参见图34)，以形成第一核心3604a。包覆成型件可以封装PCB 3506和支持部件。在一些实施例中，第一核心3604a在3512处可以是阶梯状或倾斜状，以在第二核心3604b(其可以具有一致的台阶或斜面)折叠到第一核心3604a上，以产生双面传感器模块3602时，协助对准。如图36所示，第一核心3604a在PCB 3506与ASIC3208a-3208b中的至少一个之间提供刚性连接。因此，由第一核心3604a和第二核心3604b形成的双面传感器模块3602在整个模块3602中是刚性的，从而便于将模块3602处理并安装到主机设备上。
在各种实施例中，第一感测区域3206a对准第一核心3604a的顶表面并叠加在第一核心3604a的顶表面上，而第二感测区域3206b对准第二核心3604b的底表面并叠加在第二核心3604b的底表面上。两个感测区域3206a-3206b可以面向外，使得用户可以“捏合”双面指纹传感器3300并捕获两个指纹(即来自每个感测区域的一个指纹)。第一感测区域3206a(或传感器阵列)和第二感测区域3206b可以各自包括各自设置在衬底3202的相对表面上的一组驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b。驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b中的每一个经由布线迹线(未示出)分别连接到相应的ASIC 3208a-3208b。虽然图36示出了设置在衬底3202的内表面上的驱动(Tx)线3510a和设置在衬底3202的外表面上的拾取(Rx)线3510b，这不是必需的，且驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b的位置可以交换。
在图37中，可以配置第一和第二核心3604a-3604b的形状、折叠位置、双面柔性衬底3202以及双面柔性衬底3202上部件的布置，使得当第二核心3604b折叠在第一核心3604a上以产生双面传感器模块3702时，ASIC 3208a-3208b不直接对准。如图37所示，PCB 3506可以利用ACF附接到双面柔性衬底3202的一侧上的互连焊盘3212a。图37中的ASIC 3208b可以通过延伸穿过衬底3202的通孔和延伸衬底3202的长度的布线迹线连接到PCB 3506。在这样的实施例中，为实现双面传感器模块3702的双面传感器模块尺寸可以包括与根据上述实施例(例如在图34-图36中)产生的双面传感器模块基本相似的尺寸，同时分别在第一和第二核心3604a-3604b中的第一和第二ASIC 3208a-3208b上增加包覆成型件的量。因此，在第一和第二ASIC 3208a-3208b上所增加包覆成型件的量可以提供增强的保护，同时使得更容易沉积包覆成型件，以形成第一和第二核心3604a-3604b。
在各种实施例中，第一感测区域3206a对准第一核心3604a的顶表面并叠加在第一核心3604a的顶表面上，而第二感测区域3206b对准第二核心3604b的底表面并叠加在第二核心3604b的底表面上。两个感测区域3206a-3206b可以面向外，使得用户可以“捏合”双面指纹传感器3300并捕获两个指纹(即来自每个感测区域的一个指纹)。在一些实施例中，如图37所示，感测区域3206a-3206b的尺寸可以不同。例如，第一感测区域3206a可以延伸以覆盖第一核心3604a的较大顶表面。第一感测区域3206a(或传感器阵列)和第二感测区域3206b可以包括各自设置在衬底3202的相对表面上的一组驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b。驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b中的每一个经由布线迹线(未示出)分别连接到相应的ASIC 3208a-3208b。虽然图37示出了设置在衬底3202的内表面上的驱动(Tx)线3510a和设置在衬底3202的外表面上的拾取(Rx)线3510b，这不是必需的，且驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b的位置可以交换。
图38A-图38B示出了图32和图34所述的替代折叠布置。图38A与图38B示出了在双面柔性衬底3202上“垂直”压印的指纹传感器3204a-3204b，而不是如图32和图34中所示将指纹传感器3204a-3204b“水平地”压印在双面柔性衬底3202上。类似于图32和图34中所述的折叠布置，图38A和图38B示出了第一指纹传感器3204a可以沿折叠线3802在方向B上折叠，以使第一指纹传感器3204a与第二指纹传感器3204b对准，并形成双面指纹传感器3804。
图39示出了产生如图34所述的双面传感器模块的另一替代方法。如图39所示，包括切口3906的PCB框架3902可以利用ACF附接到双面柔性衬底3202的一侧上的互连焊盘3212a，以产生双面传感器模块3904。在一些实施例中，PCB框架3902的切口3906可以分别围绕包括第一和第二ASIC 3208a-3208b的第一和第二核心3404a-3404b。PCB框架3902的一部分可以用作在双面传感器模块3904的第一表面上的第一感测区域以及在双面传感器模块3904的第二表面上的第二感测区域的下方的加强件。在一些实施例中，PCB框架3902可以包括MCU 3508和附加部件3510。在一些实施例中，MCU 3508和附加部件3510可以嵌入PCB框架3902中。
在各种实施例中，第一感测区域3206a对准PCB 3902的顶表面并叠加在PCB 3902的顶表面上，而第二感测区域3206b对准PCB 3902的底表面并叠加在PCB 3902的底表面上。两个感测区域3206a-3206b可以面向外，使得用户可以“捏合”双面指纹传感器3300并捕获两个指纹(即来自每个感测区域的一个指纹)。第一感测区域3206a(或传感器阵列)和第二感测区域3206b可以各自包括各自设置在衬底3202的相对表面上的一组驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b。驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b中的每一个经由布线迹线(未示出)分别连接到相应的ASIC3208a-3208b。虽然图39示出了设置在衬底3202的内表面上的驱动(Tx)线3510a和设置在衬底3202的外表面上的拾取(Rx)线3510b，这不是必需的，且驱动(Tx)线3510a和拾取(Rx)线3510b的位置可以交换。
示例性实施例
实施例1.一种传感器组件，包括：
核心，其具有第一表面和第二表面；
柔性衬底，其具有相对的第一表面和第二表面；
第一导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第一部分上，其中，所述第一导电迹线大体上彼此平行；
第二导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第二部分上，其中，所述第二导电迹线大体上彼此平行，并且其中，所述第二导电迹线大体上平行于所述第一导电迹线；以及
第三导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第二表面上，其中，所述第三导电迹线横向于所述第一导电迹线和所述第二导电迹线定向，并且其中，所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述第一导电迹线上，并且所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述第二导电迹线上；
其中，所述柔性衬底至少部分地包覆在所述核心周围，使得所述第一导电迹线和所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述核心的第一表面上，并且所述第二导电迹线和所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述核心的第二表面上。
实施例2.根据实施例1所述的传感器组件，还包括设置在所述柔性衬底上的至少一个集成电路，其中，所述第一导电迹线、所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的一个或更多个电连接到每个集成电路。
实施例3.根据实施例1或实施例2所述的传感器组件，还包括导电互连线，其将所述第一导电迹线、所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个连接到集成电路。
实施例4.根据实施例1至3中任一项所述的传感器组件，其中，第一多个传感器元件包括所述第一导电迹线以及通过电介质材料层与所述第一导电迹线分离的第三导电迹线，
其中，第二多个传感器元件包括所述第二导电迹线以及通过所述电介质材料层与所述第二导电迹线分离的第三导电迹线，并且
其中，所述第一多个传感器元件和所述第二多个传感器元件中的每一个被配置为响应于放置在传感器元件的可检测接近度中的手指表面而产生信号。
实施例5.根据实施例1至4中任一项所述的传感器组件，其中，所述第一导电迹线和所述第二导电迹线是被配置为发送信号的驱动线，并且其中，所述第三导电迹线是被配置为接收由所述驱动线发送的信号的至少一部分的拾取线。
实施例6.根据实施例1至4中任一项所述的传感器组件，其中，所述第三导电迹线是被配置为发送信号的驱动线，并且所述第一导电迹线和所述第二导电迹线是被配置为接收由所述驱动线发送的信号的至少一部分的拾取线。
实施例7.根据实施例1至3中任一项所述的传感器组件，其中，第一多个传感器元件包括所述第一导电迹线以及通过电介质材料层与所述第一导电迹线分离的第三导电迹线，其中，所述第一导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个被配置为向放置在可检测接近度中的手指表面发送信号以及接收结果信号。
实施例8.根据实施例7所述的传感器组件，其中，第二多个传感器元件包括所述第二导电迹线以及通过电介质材料层与所述第二导电迹线分离的第三导电迹线，其中，所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个被配置为向放置在可检测接近度中的手指表面发送信号以及接收结果信号。
实施例9.根据实施例1至8中任一项所述的传感器组件，其中，所述核心的第一表面和第二表面相互平行。
实施例10.根据实施例1至9中任一项所述的传感器组件，其中，所述核心包括封装物，所述封装物包覆成型到所述柔性衬底的第一部分上，并且覆盖所述第一导电迹线和所述第三导电迹线的第一部分，并且其中，所述柔性衬底的第二部分折叠在所述封装物上。
实施例11.根据实施例1至10中任一项所述的传感器组件，其中，所述核心包括在所述核心的第二表面上的一个或更多个安装针脚，并且所述柔性衬底包括在所述柔性衬底的第二部分上形成的一个或更多个对准孔，并且其中，当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，所述安装针脚中的每一个延伸到所述对准孔中的一个中。
实施例12.根据实施例1至10中任一项所述的传感器组件，还包括附接到所述柔性衬底的第二部分的保持杆，并且其中，所述核心包括形成在所述核心的第二表面中的凹槽，并且所述凹槽被配置为当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，容纳所述保持杆。
实施例13.根据实施例9所述的传感器组件，还包括第二封装物，所述第二封装物包覆成型到所述柔性衬底的第二部分上，并且覆盖所述第三导电迹线的第二部分。
实施例14.根据实施例12所述的传感器组件，其中，所述核心包括形成在所述核心的第二表面中的台阶，并且所述台阶被配置为当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，容纳所述第二封装物。
实施例15.根据实施例13或14所述的传感器组件，其中，所述核心包括在所述核心的第二表面中形成的台阶上的一个或更多个安装柱，并且所述第二封装物包括一个或更多个一体成型的对准孔，并且其中，当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，所述安装柱中的每一个延伸到所述对准孔中。
实施例16.根据实施例1至15中任一项所述的传感器组件，其中，所述柔性衬底被包覆成使得所述柔性衬底的第一表面叠加在所述核心的第一表面和第二表面上并且面向所述核心的第一表面和第二表面。
实施例17.根据实施例1至15中任一项所述的传感器组件，其中，所述柔性衬底被包覆成使得所述柔性衬底的第二表面叠加在所述核心的第一表面和第二表面上并且面向所述核心的第一表面和第二表面。
实施例18.根据实施例1至17中任一项所述的传感器组件，还包括形成在所述柔性衬底上并且与形成在所述核心中的开口对准的导电焊盘。
实施例19.根据实施例1至18中任一项所述的传感器组件，其中，所述核心包括两种不同材料。
实施例20.根据实施例19所述的传感器组件，其中，第一材料是印刷电路板(PCB)，并且第二材料是包覆成型到所述PCB的一部分上的封装物，所述PCB包括所述核心的第一表面并且所述封装物包括所述核心的第二表面。
实施例21.一种传感器模块，包括：
包覆的传感器组件，所述包覆的传感器组件包括：
柔性衬底，其具有相对的第一表面和第二表面且包括：
空间上不同的第一感测区域和第二感测区域；
集成电路，其设置在所述第一表面上；以及
一个或更多个导电焊盘，其设置在所述第一表面上；以及
具有第一表面和第二表面的封装核心，其包覆成型到所述柔性衬底的第一表面上并且具有在其中形成的、与所述导电焊盘对准的开口，其中，所述柔性衬底部分地包覆在所述封装核心周围，使得所述柔性衬底的第一表面接触所述封装核心的第一表面和第二表面，所述第一感测区域叠加在所述封装核心的第一表面上，并且所述第二感测区域叠加在所述封装核心的第二表面上。
实施例22.根据实施例21所述的传感器模块，其中，所述封装核心封装所述集成电路以及一个或更多个无源部件。
实施例23.根据实施例22所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括封装所述集成电路的所述封装核心的一部分。
实施例24.根据实施例21或22所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括所述集成电路。
实施例25.根据实施例21至24中任一项所述的传感器模块，其中，所述第一感测区域和所述第二感测区域形成在相应的平行表面上。
实施例26.根据实施例21至25中任一项所述的传感器模块，其中，所述第一感测区域和所述第二感测区域中的一个或两者覆盖有保护涂层。
实施例27.根据实施例21至26中任一项所述的传感器模块，其中，所包覆的传感器组件还包括设置在所述第一表面上的一个或更多个无源部件。
实施例28.根据实施例27所述的传感器模块，其中，所述封装核心封装所述一个或更多个无源部件。
实施例29.根据实施例28所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括封装所述一个或更多个无源部件的封装核心的一部分。
实施例30.一种将传感器模块插入到智能卡中的方法，所述方法包括：
在所述智能卡的卡体中形成腔室，其中，所述卡包括相对的第一表面和第二表面，其中，所述腔室在所述卡体的第一表面中形成第一腔室开口，并且在所述卡体的第二表面中形成第二腔室开口，并且其中，所述腔室露出多个电接触点；
通过所述第一腔室开口将所述传感器模块插入到所述腔室中，其中，所述传感器模块包括相对的第一感测表面和第二感测表面以及多个导电互连部，并且其中，在插入所述传感器模块时：(i)所述多个导电互连部连接到所述多个电接触点，(ii)所述第一感测表面与所述第一腔室开口对准并通过所述第一腔室开口露出，并且(iii)所述第二感测表面与所述第二腔室开口对准并通过所述第二腔室开口露出；以及
将刚性框架附接在所述卡体的第一表面上以覆盖所述第一腔室开口并将所插入的传感器模块固定在所述腔室内，其中，所述刚性框架包括切口以露出所述第一感测表面。
实施例31.根据实施例30所述的方法，其中，所述第一腔室开口大于所述第二腔室开口。
实施例32.根据实施例30或31所述的方法，其中，所述多个导电互连部包括可压缩导电凸块。
实施例33.一种具有集成传感器的主机设备，所述主机设备包括：
主机设备主体，其包括第一表面和第二表面；
操作电路，其嵌入在所述主机设备主体内，其中，所述主机设备主体包括形成在所述主机设备主体中的传感器腔室，所述传感器腔室由向所述主机设备主体的第二表面开口的中心腔室以及从所述中心腔室且穿过所述主机设备主体的第一表面的通孔来限定；以及
传感器模块，其安装在所述主机设备主体内，所述传感器模块包括：
第一感测区域，其在所述传感器模块的第一表面上；以及
第二感测区域，其在所述传感器模块的第二表面上；
其中，所述传感器模块设置在所述传感器腔室的中心腔室内，并且所述第一感测区域对准所述传感器腔室的通孔，以及能够通过所述传感器腔室的通孔接近所述第一感测区域。
实施例34.根据实施例33所述的主机设备，其中，所述传感器模块的第一表面凹陷在所述主机设备主体的第一表面下方、与所述主机设备主体的第一表面共面或突出于所述主机设备主体的第一表面上方，并且所述传感器模块的第二表面凹陷在所述主机设备主体的第二表面下方、与所述主机设备主体的第二表面共面或突出于所述主机设备主体的第二表面上方。
实施例35.根据实施例33或34所述的主机设备，还包括第一框架，所述第一框架设置在所述传感器腔室的中心腔室上方，并且所述第一框架在所述中心腔室的周边固定到所述主机设备主体的第二表面的外围地围绕所述中心腔室的一部分，所述第一框架具有形成在所述第一框架中的切口，其中，所述第二感测区域对准所述第一框架的切口，并且能够通过所述第一框架的切口接近所述第二感测区域。
实施例36.根据实施例35所述的主机设备，还包括第二框架，所述第二框架设置在所述通孔上方，并且所述第二框架在所述通孔的周边固定到所述主机设备主体的第一表面的外围地围绕所述通孔的一部分，所述第二框架具有形成在所述第二框架中的切口，其中，所述第一感测区域对准所述第二框架的切口，并且能够通过所述第二框架的切口接近所述第一感测区域。
实施例37.根据实施例36所述的主机设备，其中，所述主机设备是智能卡。
实施例38.根据实施例1所述的传感器组件，其中，所述第一导电迹线和所述第二导电迹线在空间上分开的距离大于连接所述核心的第一表面和第二表面的边缘的高度。
实施例39.一种传感器模块，其具有两个感测表面并且包括：
第一单面传感器组件，其具有第一集成电路、第一表面和第二表面，其中，所述第一单面传感器组件的第二表面包括第一感测区域；以及
第二单面传感器组件，其具有第二集成电路、第一表面和第二表面，其中，所述第二单面传感器组件的第二表面包括第二感测区域；
其中，所述第一单面传感器组件相对于所述第二单面传感器组件倒置并旋转，并且所述第一单面传感器组件的第一表面附接到所述第二单面传感器组件的第一表面，以形成双面指纹传感器组件，所述双面指纹传感器组件具有包括所述第一感测区域的第一感测表面以及包括所述第二感测区域的第二感测表面。
实施例40.根据实施例39所述的传感器模块，其中，所述第一集成电路和所述第二集成电路各自连接到控制处理器。
实施例41.根据实施例39至40中任一项所述的传感器模块，还包括包含切口的印刷电路板(PCB)，其中，所述双面指纹传感器组件插入所述切口中，并且所述第一集成电路和所述第二集成电路电连接到所述PCB。
实施例42.根据实施例39至41中任一项所述的传感器模块，其中，所述第一单面传感器组件包括封装所述第一集成电路的第一包覆成型件，并且所述第二单面传感器组件包括封装所述第二集成电路的第二包覆成型件。
实施例43.根据实施例42所述的传感器模块，其中，所述第一包覆成型件的表面包括所述第一单面传感器组件的第一表面，所述第一包覆成型件的表面还包括至少一个或更多个一体成型的：(i)安装针脚和(ii)对准孔。
实施例44.根据实施例43所述的传感器模块，其中，所述第二包覆成型件的表面包括所述第二单面传感器组件的第一表面，所述第二包覆成型件的表面包括至少一个或更多个一体成型的：(i)安装针脚和(ii)对准孔，
其中，在所述第二包覆成型件上的至少一个或更多个一体成型的安装针脚被配置为，当所述第一单面传感器组件的第一表面附接到所述第二单面传感器组件的第一表面时，装配到在所述第一包覆成型件上一体成型的至少一个或更多个对准孔中，并且
其中，在所述第二包覆成型件上的至少一个或更多个一体成型的对准孔被配置为，当所述第一单面传感器组件的第一表面附接到所述第二单面传感器组件的第一表面时，容纳在所述第一包覆成型件上一体成型的至少一个或更多个安装针脚。
实施例45.根据实施例40所述的传感器模块，其中，所述控制处理器在所述PCB上。
实施例46.根据实施例39所述的传感器模块，
其中，所述第一单面传感器组件包括具有相对的第一表面和第二表面的第一柔性衬底、设置在所述第一衬底的第一表面上的多个驱动线、设置在所述第一衬底的第二表面上且被布置成横向于所述驱动线且限定所述第一感测区域的多个拾取线，以及形成在所述第一衬底的第一表面和第二表面中的至少一个上且将所述第一单面传感器组件的驱动线和拾取线连接至所述第一集成电路的多个路由线，并且
其中，所述第二单面传感器组件包括具有相对的第一表面和第二表面的第二柔性衬底、设置在所述第二衬底的第一表面上的多个驱动线、设置在所述第二衬底的第二表面上且被布置成横向于所述驱动线且限定所述第二感测区域的多个拾取线，以及形成在所述第二衬底的第一表面和第二表面中的至少一个上且将所述第二单面传感器组件的驱动线和拾取线连接至所述第二集成电路的多个路由线。
实施例47.根据实施例46所述的传感器模块，还包括形成在所述第一衬底上的多个第一互连焊盘以及形成在所述第二衬底上的多个第二互连焊盘。
实施例48.根据实施例46或实施例47所述的传感器模块，其中，所述第一集成电路设置在所述第一衬底的第一表面上，并且其中，所述第一单面传感器组件包括封装所述第一衬底的第一表面的至少一部分、所述驱动线以及所述第一集成电路的第一包覆成型件，并且其中，所述第二集成电路设置在所述第二衬底的第一表面上，并且其中，所述第二单面传感器组件包括封装所述第二衬底的第一表面的至少一部分、所述驱动线以及所述第二集成电路的第二包覆成型件。
实施例49.一种传感器模块，其具有两个感测表面并且包括：
柔性衬底，其具有相对的第一表面和第二表面；
第一感测区域和第二感测区域，其设置在所述柔性衬底的空间上不同的部分上；
第一集成电路，其设置在所述柔性衬底的第一表面上并连接到所述第一感测区域，
第二集成电路，其设置在所述柔性衬底的第一表面上并连接到所述第二感测区域；以及
刚性核心，其具有第一表面和第二表面，其中，所述柔性衬底至少部分地包覆在所述核心周围，使得所述第二感测区域叠加在所述核心的第二表面上。
实施例50.根据实施例49所述的传感器模块，还包括：
第一互连焊盘，其设置在所述柔性衬底的第一表面上；以及
第二互连焊盘，其设置在所述柔性衬底的第一表面上，其中，所述第一互连焊盘和所述第二互连焊盘被设置于的所述柔性衬底的部分突出于所述核心上方。
实施例51.根据实施例50所述的传感器模块，还包括控制处理器，其中，所述第一集成电路和所述第二集成电路电连接到所述控制处理器。
实施例52.根据实施例51所述的传感器模块，还包括印刷电路板(PCB)，所述PCB包括所述控制处理器。
实施例53.根据实施例52所述的传感器模块，其中，所述第一互连焊盘和所述第二互连焊盘中的至少一个连接到所述PCB。
实施例54.根据实施例49至53中任一项所述的传感器模块，其中，所述核心包括刚性的聚合物片或玻璃片，所述聚合物片或玻璃片具有限定所述核心的第一表面和第二表面的相对的平坦表面。
实施例55.根据实施例49至53中任一项所述的传感器模块，其中，所述核心包括第一包覆成型件和第二包覆成型件，所述第一包覆成型件设置在所述柔性衬底的第一表面的对应于所述第一感测区域的非接触表面的第一部分上方，并且封装第一ASIC，所述第二包覆成型件设置在所述柔性衬底的第一表面的对应于所述第二感测区域的非接触表面的第二部分上方，并且封装第二ASIC，并且其中，所述第一包覆成型件和所述第二包覆成型件在彼此的顶部上折叠。
实施例56.根据实施例55所述的传感器模块，其中，当所述第一包覆成型件和所述第二包覆成型件在彼此的顶部上折叠时，所述第一ASIC和所述第二ASIC彼此交叠。
实施例57.根据实施例55所述的传感器模块，其中，当所述第一包覆成型件和所述第二包覆成型件在彼此的顶部上折叠时，所述第一ASIC和所述第二ASIC彼此不交叠。
实施例58.根据实施例49所述的传感器模块，还包括包含控制单元的印刷电路板(PCB)，其中，所述第一集成电路和所述第二集成电路中的至少一个电连接到所述PCB，其中，所述核心包括封装所述第一ASIC和所述PCB的第一包覆成型件以及封装所述第二ASIC的第二包覆成型件，并且其中，所述第一包覆成型件和所述第二包覆成型件在彼此的顶部上折叠。
实施例59.根据实施例55所述的传感器模块，其中，所述第一包覆成型件包括台阶，所述台阶形成在所述第一包覆成型件的第一表面中，并被配置为当所述第一包覆成型件和所述第二包覆成型件在彼此的顶部上折叠时容纳所述第二包覆成型件。
虽然已经参考包括特征的各种组合和子组合的某些说明性实施例相当详细地描述并示出了本公开的主题，但本领域中的技术人员可以易于理解在本公开的范围内包括的其他实施例以及这些其他实施例的变化和修改。此外，对这种实施例、组合和子组合的描述并非旨在表达所要求保护的主题需要不同于在权利要求中明确表述的特征或特征的组合的特征或特征的组合。因此，本公开的范围旨在包括在所附权利要求的精神和范围内包括的所有修改和变化。

Claims (29)

1.一种传感器组件，包括：
核心，其具有第一表面和第二表面；
柔性衬底，其具有相对的第一表面和第二表面；
第一导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第一部分上，其中，所述第一导电迹线大体上彼此平行；
第二导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第二部分上，其中，所述第二导电迹线大体上彼此平行，并且其中，所述第二导电迹线大体上平行于所述第一导电迹线；以及
第三导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第二表面上，其中，所述第三导电迹线横向于所述第一导电迹线和所述第二导电迹线定向，并且其中，所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述第一导电迹线上，并且所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述第二导电迹线上；
其中，所述柔性衬底至少部分地包覆在所述核心周围，使得所述第一导电迹线和所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述核心的第一表面上，并且所述第二导电迹线和所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述核心的第二表面上。
2.根据权利要求1所述的传感器组件，还包括设置在所述柔性衬底上的至少一个集成电路，其中，所述第一导电迹线、所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的一个或更多个电连接到每个集成电路。
3.根据权利要求1所述的传感器组件，还包括导电互连线，其将所述第一导电迹线、所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个连接到集成电路。
4.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，第一多个传感器元件包括所述第一导电迹线以及通过电介质材料层与所述第一导电迹线分离的第三导电迹线，
其中，第二多个传感器元件包括所述第二导电迹线以及通过所述电介质材料层与所述第二导电迹线分离的第三导电迹线，并且
其中，所述第一多个传感器元件和所述第二多个传感器元件中的每一个被配置为响应于放置在传感器元件的可检测接近度中的手指表面而产生信号。
5.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述第一导电迹线和所述第二导电迹线是被配置为发送信号的驱动线，并且其中，所述第三导电迹线是被配置为接收由所述驱动线发送的信号的至少一部分的拾取线。
6.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述第三导电迹线是被配置为发送信号的驱动线，并且所述第一导电迹线和所述第二导电迹线是被配置为接收由所述驱动线发送的信号的至少一部分的拾取线。
7.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，第一多个传感器元件包括所述第一导电迹线以及通过电介质材料层与所述第一导电迹线分离的第三导电迹线，其中，所述第一导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个被配置为向放置在可检测接近度中的手指表面发送信号以及接收结果信号。
8.根据权利要求7所述的传感器组件，其中，第二多个传感器元件包括所述第二导电迹线以及通过电介质材料层与所述第二导电迹线分离的第三导电迹线，其中，所述第二导电迹线和所述第三导电迹线中的每一个被配置为向放置在可检测接近度中的手指表面发送信号以及接收结果信号。
9.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述核心的第一表面和第二表面相互平行。
10.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述核心包括封装物，所述封装物包覆成型到所述柔性衬底的第一部分上，并且覆盖所述第一导电迹线和所述第三导电迹线的第一部分，并且其中，所述柔性衬底的第二部分折叠在所述封装物上。
11.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述核心包括在所述核心的第二表面上的一个或更多个安装针脚，并且所述柔性衬底包括在所述柔性衬底的第二部分上形成的一个或更多个对准孔，并且其中，当所述柔性衬底的第二部分部分地包覆在所述核心的第二表面上时，所述安装针脚中的每一个延伸到所述对准孔中的一个中。
12.根据权利要求10所述的传感器组件，还包括第二封装物，所述第二封装物包覆成型到所述柔性衬底的第二部分上，并且覆盖所述第三导电迹线的第二部分。
13.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述柔性衬底被包覆成使得所述柔性衬底的第一表面叠加在所述核心的第一表面和第二表面上并且面向所述核心的第一表面和第二表面。
14.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述柔性衬底被包覆成使得所述柔性衬底的第二表面叠加在所述核心的第一表面和第二表面上并且面向所述核心的第一表面和第二表面。
15.根据权利要求1所述的传感器组件，还包括形成在所述柔性衬底上的导电焊盘。
16.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述第一导电迹线和所述第二导电迹线在空间上分开的距离大于连接所述核心的第一表面和第二表面的边缘的高度。
17.一种传感器模块，包括：
包覆的传感器组件，所述包覆的传感器组件包括：
柔性衬底，其具有相对的第一表面和第二表面且包括：
空间上不同的第一感测区域和第二感测区域；
集成电路，其设置在所述第一表面上；以及
一个或更多个导电焊盘，其设置在所述第一表面上，
具有第一表面和第二表面的封装核心，其包覆成型到所述柔性衬底的第一表面上并且具有在其中形成的、与所述导电焊盘对准的开口，其中，所述柔性衬底部分地包覆在所述封装核心周围，使得所述柔性衬底的第一表面接触所述封装核心的第一表面和第二表面，所述第一感测区域叠加在所述封装核心的第一表面上，并且所述第二感测区域叠加在所述封装核心的第二表面上；
第一导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第一部分上，其中，所述第一导电迹线大体上彼此平行；
第二导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第一表面的第二部分上，其中，所述第二导电迹线大体上彼此平行，并且其中，所述第二导电迹线大体上平行于所述第一导电迹线；以及
第三导电迹线，其形成在所述柔性衬底的第二表面上，其中，所述第三导电迹线横向于所述第一导电迹线和所述第二导电迹线定向，并且其中，所述第三导电迹线的第一部分叠加在所述第一导电迹线上以形成所述第一感测区域，并且所述第三导电迹线的第二部分叠加在所述第二导电迹线上以形成所述第二感测区域。
18.根据权利要求17所述的传感器模块，其中，所述封装核心封装所述集成电路以及一个或更多个无源部件。
19.根据权利要求18所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括封装所述集成电路的所述封装核心的一部分。
20.根据权利要求17所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括所述集成电路。
21.根据权利要求17所述的传感器模块，其中，所述第一感测区域和所述第二感测区域形成在相应的平行表面上。
22.根据权利要求17所述的传感器模块，其中，所述第一感测区域和所述第二感测区域中的一个或两个覆盖有保护涂层。
23.根据权利要求17所述的传感器模块，其中，所述包覆的传感器组件还包括设置在所述第一表面上的一个或更多个无源部件，并且其中，所述封装核心封装所述一个或更多个无源部件。
24.根据权利要求23所述的传感器模块，还包括固定到所述柔性衬底的一部分的第二表面的加强板，其中，所述柔性衬底的所述部分的第一表面包括封装所述一个或更多个无源部件的所述封装核心的一部分。
25.一种具有集成传感器的主机设备，所述主机设备包括：
主机设备主体，其包括第一表面和第二表面；
操作电路，其嵌入在所述主机设备主体内，其中，所述主机设备主体包括形成在所述主机设备主体中的传感器腔室，所述传感器腔室由向所述主机设备主体的第二表面开口的中心腔室以及从所述中心腔室且穿过所述主机设备主体的第一表面的通孔来限定；以及
根据权利要求17所述的传感器模块，其安装在所述主机设备主体内；
其中，所述传感器模块设置在所述传感器腔室的中心腔室内，并且所述第一感测区域对准所述传感器腔室的通孔，以及能够通过所述传感器腔室的通孔接近所述第一感测区域。
26.根据权利要求25所述的主机设备，其中，所述传感器模块的第一表面凹陷在所述主机设备主体的第一表面下方、与所述主机设备主体的第一表面共面或突出于所述主机设备主体的第一表面上方，并且所述传感器模块的第二表面凹陷在所述主机设备主体的第二表面下方、与所述主机设备主体的第二表面共面或突出于所述主机设备主体的第二表面上方。
27.根据权利要求26所述的主机设备，还包括第一框架，所述第一框架设置在所述传感器腔室的中心腔室上方，并且所述第一框架在所述中心腔室的周边固定到所述主机设备主体的第二表面的外围地围绕所述中心腔室的一部分，所述第一框架具有形成在所述第一框架中的切口，其中，所述第二感测区域对准所述第一框架的切口，并且能够通过所述第一框架的切口接近所述第二感测区域。
28.根据权利要求27所述的主机设备，还包括第二框架，所述第二框架设置在所述通孔上方，并且所述第二框架在所述通孔的周边固定到所述主机设备主体的第一表面的外围地围绕所述通孔的一部分，所述第二框架具有形成在所述第二框架中的切口，其中，所述第一感测区域对准所述第二框架的切口，并且能够通过所述第二框架的切口接近所述第一感测区域。
29.根据权利要求28所述的主机设备，其中，所述主机设备是智能卡。
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